本报(bao)记(ji)者 吴长锋 洪敬(jing)谱
“短短3个(ge)月(yue)内，‘本源悟空’已经吸引了全球117个(ge)国家共计511万人次的远程(cheng)访问，完成(cheng)了约16.9万个(ge)全球量子计算任务！”日前在接受科技日报(bao)记(ji)者采访时，中国科学院量子信息(xi)重点实验室(shi)副主任、中国科学技术大学教(jiao)授郭国平兴(xing)奋(fen)地说。
2024年1月(yue)6日，我国第三代自主超导(dao)量子计算机“本源悟空”上线运行，并(bing)向全球用户限时免(mian)费开放(fang)。
这是中国量子算力首次大规模、长时间向全球开放(fang)，标志着我国正式进入量子算力“可用”时代，也意味着中国自主超导(dao)量子计算机制造链已然“成(cheng)链”。
三代科学家接力
中国量子计算机的起步，可以追溯到(dao)26年前。
“1998年，我正在筹办‘量子通(tong)信和量子计算’香(xiang)山科学会议。为了扩大会议影响，想邀请一位‘大人物’来主持会议。”中国科学院院士(shi)、中国科学技术大学教(jiao)授郭光灿向记(ji)者回忆。
这位“大人物”，就是“两弹一星”元勋(xun)钱学森。
在致钱学森的信中，郭光灿大胆建议“要拿出当年搞‘两弹一星’的精(jing)神(shen)来搞量子信息(xi)”，并(bing)热切邀请钱学森主持会议。
没多(duo)久，郭光灿就收到(dao)了钱学森的回信。钱学森高度赞同他的观点，认为“我国应集(ji)全国力量攻克量子信息(xi)系统的技术问题”。
尽管钱学森因身体状况未能参会，但他的支持，如曙(shu)光一般照亮了中国量子科学研(yan)究(jiu)的前程(cheng)。
从(cong)那时起，郭光灿开始申请相关(guan)研(yan)究(jiu)项目(mu)。2001年，他获得(de)了我国首个(ge)量子信息(xi)领域的国家级重大项目(mu)资助。
时间来到(dao)2010年，郭光灿的学生郭国平接过接力棒，担任了“固态量子芯片研(yan)究(jiu)”重大专(zhuan)项首席(xi)科学家。2013年，郭国平带领团队，在“一个(ge)电(dian)子”上实现了10皮秒级的量子逻(luo)辑(ji)门运算，将原世界纪录提高近百倍，为基于半导(dao)体材料的量子计算机研(yan)究(jiu)打下(xia)坚(jian)实基础。
2017年，郭国平领衔创办了国内首家量子计算机产业化(hua)企业——本源量子计算科技（合肥）股(gu)份有限公司（以下(xia)简称“本源量子”）。
量子计算机因其强大的计算能力和广泛(fan)的应用前景，被视为未来的超级“工业加速器”。2023年，谷歌(ge)做了一项对比测试(shi)，结果(guo)表明：完成(cheng)相同的计算任务，量子计算机用时3分(fen)钟以内，而最快的超级计算机约需50年。
今年初，本源量子推(tui)出搭载72位自主超导(dao)量子芯片的量子计算机——“本源悟空”。取名(ming)“悟空”，寓(yu)意着其拥(yong)有“72变”的强大算力。
每一项研(yan)发都从(cong)零(ling)做起
“超导(dao)量子计算机产业链有3个(ge)关(guan)键(jian)点，芯片、硬(ying)件、软件。”郭国平说。
为了造出中国自主的量子计算机，本源量子建设了量子芯片制造封装和量子计算机组装测试(shi)两大实验室(shi)，完成(cheng)了从(cong)芯片到(dao)整机软硬(ying)件的全栈式开发。
量子芯片需要在-273.15℃的极(ji)低温条件下(xia)运行。这就要求连接量子芯片的线缆不仅传输信号不失真，还要隔绝热量。
“为解决这一难题，我们与中电(dian)科40所(suo)联(lian)合攻关(guan)，研(yan)制出适用于极(ji)低温环境的高密度微波互连模组，并(bing)实现了该模组的国产化(hua)。”安徽省量子计算工程(cheng)研(yan)究(jiu)中心副主任、“本源悟空”研(yan)制团队成(cheng)员贾志龙说，“这为我国超导(dao)量子计算机的产业化(hua)提供了重要支持。”
量子计算机组装测试(shi)需要将量子芯片、量子测控(kong)仪器仪表、量子操作(zuo)系统、量子软件等进行整机组装和测试(shi)。“每一项研(yan)发都要从(cong)零(ling)做起，意味着巨大的挑战。”郭国平坦言(yan)。
“本源悟空”硬(ying)件研(yan)制团队负(fu)责人孔伟成(cheng)介绍(shao)，新(xin)机器匹配了本源第三代量子计算测控(kong)系统“本源天机”，实现了国内首次量子芯片的批(pi)量自动化(hua)测试(shi)，使量子计算机整机运行效率(lu)提升数十倍。
除了芯片和硬(ying)件，“本源悟空”还搭载了我国首个(ge)量子计算机操作(zuo)系统——本源司南3.0版本。操作(zuo)系统研(yan)发团队负(fu)责人窦猛汉(han)告诉记(ji)者，这一系统在国内首次实现了对量子计算任务批(pi)处理的支持，不但能够支持量超协同计算，还可高效调度量子计算资源，大幅(fu)提升量子计算机整机运行效率(lu)。
从(cong)实验室(shi)走向制造链
4月(yue)10日，“本源悟空”成(cheng)功装备国内首个(ge)PQC（后量子密码）“抗量子攻击护盾”。从(cong)算力提升到(dao)“攻守(shou)兼(jian)备”，标志着我国量子计算机制造链更加完备。
“制造一台(tai)超导(dao)量子计算机，需要从(cong)实验室(shi)的理论研(yan)究(jiu)开始，一路‘过关(guan)斩将’。”本源量子总经理张辉介绍(shao)，本源量子还陆续研(yan)发制造出国内首个(ge)用于量子芯片无损检测的无损探针仪、对量子芯片进行修复(fu)的激光退火仪等国产量子芯片生产设备。随着这条集(ji)研(yan)发、设计、生产、测试(shi)于一体的超导(dao)量子计算机制造链的形成(cheng)和完善，本源量子成(cheng)为我国目(mu)前唯一一家具备超导(dao)量子计算机整机交付能力的公司。
目(mu)前，“本源悟空”已与多(duo)个(ge)国家级超算中心以及(ji)金(jin)融(rong)、通(tong)信、电(dian)力、航空、航天等部门和单位展开合作(zuo)。这些行业的积极(ji)参与，为中国量子计算机的制造应用提供了更为优渥的科研(yan)土壤。
今年的政府工作(zuo)报(bao)告提出，积极(ji)培育(yu)新(xin)兴(xing)产业和未来产业，制定未来产业发展规划，开辟量子技术、生命科学等新(xin)赛道，创建一批(pi)未来产业先导(dao)区。
“量子计算机制造链一头连着科技创新(xin)，一头连着新(xin)质生产力。”谈起下(xia)一步的打算，郭国平表示，“我们将加速量子计算的原理验证(zheng)、技术转化(hua)和应用开发，向着实现大规模可编程(cheng)通(tong)用量子计算机的目(mu)标稳步迈进！”