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造中国自己的量子计算机,发力量子芯片设计与生产制造链
文章字数:2021

安徽省是全国较早系统布局量子科技研发及产业化的省份,也是目前国内量子科技企业最密集、量子科技人才最集中的省份。中国第一家量子计算公司、全国第一台可交付使用的量子计算机、全国第一套量子计算机操作系统、全国第一条量子芯片生产线均诞生于这里。目前,仅安徽合肥高新区就已集聚本源量子、问天量子、国盛量子等20多家量子科技企业,初步形成较为完整的产业发展链条。
以需求为牵引打造科技创新型研究中心
2022年1月,安徽省量子计算工程研究中心(简称“中心”)正式获批。该中心是由中科院量子信息重点实验室和国内首家量子计算公司本源量子联合组建的国内首个省级工程研究中心,以量子计算为研发方向,致力于推进中国量子计算机的工程化和产业化。本源量子总经理张辉博士介绍说:“对于本源量子来说,我们也将在研发过程中利用更多的资源,推动量子计算产业关键性技术、颠覆性技术的创新,加快科研成果的转化。”
攻克“卡脖子”难题加快科技自立自强
企业是科技创新的主体。张辉表示,量子计算机从实验室走向工程化涉及诸多难题,大到设备,小到元器件,都是企业在成长过程中必须面对和解决的问题。安徽省通过工程技术研究中心充分发挥研发带动作用,有效提高了企业自主创新能力和市场竞争力。
量子计算工程化产业化的推进需要从科学研究到技术,从技术到产品,从产品到商品、到产业链的各个环节共同推进。该中心鼓励创新,采用多种多样的项目合作形式,联合攻关、集智攻关,不闭门造车,持续推动关键技术的研发,重视并激励知识产权的创造,在量子计算机的工程化之路上“沿途下蛋”,诞生了一大批原创性成果。
合肥本源量子已研发出多台量子计算机,并在2021年成功交付一台量子计算机给用户使用。安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙介绍:“该已交付量子计算机解决了多量子比特扩展基本架构、高性能量子测控集成扩展架构等关键共性技术问题,与IBM等公司的同类产品相比,差距缩短至3年内,填补了国内工程化实用量子计算机的空白,为安徽省乃至全国范围的量子计算科技创新与产业推广起到了示范作用。”据公开报道,该量子计算机的成功交付使我国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家,这是我国继实现“量子优越性”之后,又一次牢固确立在国际量子计算研究领域的领先地位。
发力量子芯片设计与生产制造链培育国产生态
在位于安徽省合肥市高新区中安创谷的本源量子实验室,各种仪器在这里交汇演奏一场低沉的“交响曲”,偌大的空间里,真空泵在“嗡嗡嗡”地发着声音,压缩机在“啾啾啾”地鸣叫,我国最新量子计算机“悟空”即将在这里面世,我国首条量子芯片生产线正在这里紧锣密鼓地生产量子芯片。
贾志龙介绍,这条量子芯片生产线于2022年1月投入运营,在一年多的时间里,陆续导入24台量子芯片生产相关的工艺设备,孵化出了3套自研的量子芯片专用设备,生产了1500多个批次流片试制的产品,交付了多个批次的量子芯片以及量子放大器等产品。
2022年初,本源量子发布国内首个量子芯片设计工业软件“Q-EDA”本源坤元。“芯片设计离不开EDA设计软件,为使国内的量子科技公司,在与外国科技巨头竞争中不再落后,避免在量子计算机时代再像EDA那样受制于人,团队开发出‘本源坤元’Q-EDA软件。它能同时支持超导和半导体量子芯片自动化设计,是高效进行大规模量子芯片工程设计的必要工具,可以称之为‘量子芯片之母’。”张辉说道。
近期,该中心在国产量子芯片生产硬件设备方面同样取得进展。贾志龙表示,“目前我们已制造出国内首个对量子芯片进行无损检测的‘火眼金睛’(NDPT-100无损探针仪),对量子芯片进行修复的量子芯片激光‘手术刀’,以上两个设备也是生产量子芯片的必要工具。”
这些成果为中国造量子芯片的未来奠定了坚实的基础。贾志龙说,“本源坤元”Q-EDA支持激光退火仪、无损探针仪等量子芯片工业母机的软件接口,实现了中国造量子芯片从设计到制造全套工具链的整合与协同。软硬件的深度整合使量子芯片的设计制造过程更加系统、完整和高效。“为了在量子芯片时代不再重现‘芯片之痛’,我们正着力打造中国量子芯片设计与生产制造链。”
如今,随着量子计算的优势显现,国际量子计算人才缺口随之变大,以欧美为主的量子人才培养浪潮正席卷而来,美国已启动量子科技K12教育,各大量子科技公司更是从抢占早期市场与培养用户使用习惯出发,早早推出了一系列的量子教育服务。
因此,安徽省量子计算工程研究中心也在积极构建量子计算生态。为培养国产量子计算软件系统的使用习惯,中心承办了第二届CCF“司南杯”量子计算编程挑战赛,目前已正式开赛。“司南杯”量子计算编程挑战赛是目前国内规模最大的量子计算编程全国大赛,大赛旨在提升中国量子计算编程的整体水平,尽早发现、集聚和培养中国量子计算编程优秀潜在人才,吸引更多人才加入到国产量子计算机的研制和应用中。
据悉,安徽省量子计算工程研究中心还将在今年5月主办“全国第二届量子金融赛道班”活动,专门针对量子金融领域的人才培养。 (全媒体记者 韩如意)