量子計算機核心部件成功國產化，量子產業即將完成“彎道超車”

從安徽省量子計算工程研究中心獲悉：中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”核心部件——高密度微波互連模組在皖完成重大突破，并實現國產化。

據介紹，量子芯片可以被比作“量子計算大腦”，需要在極低溫環境中運行，高密度微波互連模組則如同“神經網絡”，該模組中有一根至關重要的“線”——極低溫特種高頻同軸線纜。有了這根線，高密度微波互連模組既能準確傳輸信號，又能隔絕熱量，為“量子計算大腦”與外部設備之間的量子信息傳輸建立起高速、穩定的通道。

為了解決這根“線”的關鍵技術難題，本源量子計算科技（合肥）股份有限公司聯合中國電子科技集團第40研究所申報安徽省揭榜掛帥項目，日前順利完成適用于極低溫環境的高密度微波互連模組技術攻關。這款國產高密度微波互連模組可為超100位量子芯片提供微波信號傳輸通道，能夠在極低熱泄漏環境下實現微波信號的跨溫區穩定傳輸。


中國量子計算機發展簡史

回顧我國在這一領域的持續耕耘，真正是一路走來，充滿了自力更生的奮斗精神。

中國量子計算機的發展，最早可以追溯到20多年前，中國科學院院士郭光燦和“兩彈一星”元勛錢學森，他們開創了量子信息領域的研究，為中國量子計算機的發展奠定了基礎。

歷經幾十年的努力，中國量子計算機的發展迎來第一個里程碑，2021年5月，科學家潘建偉、朱曉波、彭承志等人成功構建的“祖沖之號”橫空出世，這是當時國際上量子比特數目最多的62比特超導量子計算原型機。

這一原型機實現了可編程的二維量子行走，標志著量子計算機對特定問題的求解超越了超級計算機。

如今，中國的量子計算機已經發展至第三代，我國最先進的可編程、可交付的超導量子計算機是“本源悟空”量子計算機，它搭載了72位自主超導量子芯片“悟空芯”，匹配了本源第三代量子計算測控系統“本源天機”，且首次真正落地了量子芯片的批量自動化測試，使得量子計算機的整機運行效率提升了數十倍。

2024年4月，本源量子成為我國唯一一家具備超導量子計算機整機交付能力的公司。

如今，安徽省量子計算工程研究中心又傳來如此重大的好消息，“本源悟空”核心部件高密度微波互連模組取得重大突破，實現了完全國產化，實在是令人興奮。

因此，中國在超導量子計算機這一領域的研究和應用再次取得重要的突破，這意味著，我國再一次突破了國外“卡脖子”的技術封鎖。


賽道越走越寬

在“本源悟空”研制過程中，除了量子芯片、系列量子芯片生產工業母機設備，稀釋制冷機、高密度微波互聯模組等一臺臺關鍵部件也在陸續誕生……

維持“悟空芯”這類量子計算芯片環境溫度的主要設備是稀釋制冷機，針對稀釋制冷機自身性能要求很高，如供電、專用接地、冷卻水、磁環境、振動等任何一項做不到位，都會直接影響到量子計算芯片性質。

孔偉成介紹，制冷機內部空間是有限的，僅72位的“悟空芯”就需要接幾百根線和幾百個不同的低溫器件，此外還有結構件等都要集成在稀釋制冷機內部，不僅要考慮器件、線纜布局，還要保障每根線纜連接的可靠性、集成后的熱傳導等。為此，團隊攻關開發了高密度微波互連模組。

“本源悟空”搭載的硬件、芯片、操作系統、應用軟件等四個方面均自主可控，其國產化率已超過80%，其余部件已自研備用。業內專家稱“本源悟空”是我國超導量子計算機產業化的重要一步，標志著我國超導量子計算機自主產業鏈基本成形。

在“本源悟空”量子計算機線上運行團隊負責人、安徽省量子計算工程研究中心副主任趙雪嬌看來，量子計算技術作為新一輪科技革命的戰略制高點，正逐步轉化為驅動經濟社會發展的新引擎。這條制造鏈，一頭連著科技創新，一頭連著新質生產力。

“以量子計算技術為代表的量子科技，在‘十四五’規劃期間乃至更遠的未來，有望成為中國在全球科技產業中開疆拓土、引領新賽道的關鍵核心技術，并將催生出一批新質生產力形態。”趙雪嬌向記者表示，未來十年將是量子計算技術取得重大突破、商用化程度大幅提升、產業合作格局不斷深化的關鍵時期。

據了解，截至3月18日，全球遠程訪問“本源悟空”已突破380萬次，已完成16.6萬條量子計算任務，且正在不斷增長。


量子計算機產業化的崛起

有了關鍵技術突破作為基礎,中國量子計算機事業必將迎來產業化發展的新機遇。未來,我們有望在量子計算機硬件制造、應用軟件開發、產業鏈配套等方面取得更大進展,使之真正走向實用化和商業化。

與此同時,中國量子計算機產業鏈也將不斷健全完善。除了核心技術的自主創新,相關配套技術、標準體系的建立也將成為新的發展重點。只有做到產業鏈各環節的融合創新,中國量子計算機產業才能真正實現跨越式發展。

量子計算機作為人類邁向量子時代的重要里程碑,其發展不僅關系到科技實力,也將影響到一個國家在未來科技競爭中的地位。

有了這一關鍵技術突破作為支撐,中國必將在量子計算機領域迎來新的發展機遇。未來,我們有望在量子算法、產業化應用等方面取得更多突破性進展,為實現從"跟跑"到"領跑"的歷史性轉變創造有利條件。

同時,這一成果也必將推動中國在前沿科技領域進一步實現"彎道超車"。隨著核心技術的自主掌握,中國有望擺脫對西方國家的技術依賴,在更多領域實現超越,為構建科技強國注入新的動力。