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随着核心技术的不断突破和发展，量子计算已经从实验室走出，向商业化的阶段迈进，成为未来科技创新和产业变革的重要基础。历届两会和相关政策方面，对“量子信息/量子科技”，也从基础理论研究到更为强调产业化和应用落地，量子计算作为前沿技术方向之一，重要性得到了进一步提升。越来越多的企业和组织，开始关注量子计算技术的使用，希望在未来激烈的市场竞争中，获得先发优势。
量旋科技是一家致力于量子计算产业化和普惠化的一站式解决方案服务商，日前，在第三个“世界量子日”， 量旋科技举办了“‘双轮’驱动 加速未来”为主题的2023战略发布会。量旋科技创始人& CEO 项金根表示，“ ‘双轮’驱动是量旋成立至今始终秉持的战略方针。我们不仅关注量子计算技术的前沿研究和开发，同时也着眼于如何加速将量子计算技术，应用到各行各业中，使其成为真正的生产力工具。”
会上，量旋科技全线升级了三大业务线产品：超导量子计算体系产品首次正式对外亮相，发布了包括超导量子芯片少微、超导芯片EDA软件天乙和超导量子测控系统织女星在内的多款新品；同时，发布了量子软件编程框架SpinQit与量子计算云平台金牛座；以及推出了双子座Mini pro、三角座 Mini便携式产品。
一体化的超导量子芯片服务——超导量子芯片&EDA产品
超导量子处理器芯片简称超导量子芯片（QPU），是超导量子计算机的心脏。与经典计算机的中央处理器（CPU）不同，它基于量子力学原理，通过构建超导量子比特并对其进行精确操控来完成量子逻辑门的操作和量子算法运算。
量旋科技CTO孟铁军介绍，超导量子芯片是由约瑟夫森结、共面波导传输线、电容、电感等基本元件组成的超导电路构成。超导量子芯片在芯片设计、制造和封装测试等方面，与现有的集成电路工艺具有较高的兼容性，同时量子比特的能级与比特间的耦合都可以实现灵活的设计与控制，因此极具规模化扩展和应用潜力。
据了解，量旋科技在超导量子芯片方面，已经完成了从芯片设计、制造、封装、测试到芯片产品交付的全流程覆盖，拥有专用的量子芯片生产线，可以提供全方位、 一体化的量子芯片解决方案。量旋科技最新推出的是超导芯片设计自动化软件天乙和超导量子芯片少微。
其中，天乙EDA旨在为研究人员和工程师提供高效、智能、易用的量子芯片设计和仿真工具。是一款基于Web端的量子芯片EDA 软件，用户可以随时随地通过网络访问和使用。它拥有友好的交互界面，直观、简洁、响应迅速。同时，天乙提供丰富的超导量子芯片元器件库，可以灵活快速的修改元器件的参数，并且可以增加定制化的元器件。最重要的是，该软件集成了智能化的全自动布线功能，可以避免手动布线的繁琐和耗时过程，提高设计效率；避免手动布线中出现的连接错误，提高芯片制造的成功率和可靠性。同时，可以通过优化线路连接方式，减少线路长度和面积占用，提高芯片的集成度。未来，在天乙 1.0 的基础上，量旋科技将继续丰富元器件库，开发更加智能的自动布线算法，并且实现与仿真平台的完全对接。
少微处理器是一款标准化、量产型的高性能量子芯片，具有高 Qi 值和长比特寿命等特点，这意味着量子比特能够在更长时间保持其量子态，从而可以进行更多的计算操作，提高量子计算的可靠性和准确性。
另据孟铁军介绍，依托专用的量子芯片生产线，可以独立控制产品品质和工艺流程，避免了交叉污染的风险，从而更好地保证产品的质量和稳定性。该生产线既可以提供2比特、10比特、20比特的标准芯片产品，也可以提供定制化的芯片设计和加工服务，并且提供更快的发货速度。
让量子比特测控更快、更准、更便捷
为了使超导量子芯片能够发挥出量子计算指数级加速的性能，我们需要对比特进行精准的测量和控制，量旋科技经过自主研发打造出了量子测控系统织女星Vega。
量旋科技技术副总裁邹宏洋介绍了超导量子测控系统的架构，通过将含有超导约瑟夫森结的超导量子芯片放入到十毫开尔文的低温环境当中;用任意波形发生器发射特定的直流信号通过Z线进入芯片进而控制比特的频率;任意波形发生器发出的IQ两路信号与微波源进行正交混频，通过 XY线进入芯片，进而控制比特当前的量子态;用相似的方法通过读入线打入读取波形，将读出的 量子信号解调后送入量子信号分析仪进而得到量子比特当前量子状态。整套测控系统通过交换机和上位机电脑进行连接，方便用户本地或远程对量子比特进行测控。
测控人员可以利用织女星系列产品发射和采集典型值为4到8GHz的射频脉冲，操控和读取量子比特状态，进而实现对超导量子比特参数的标定、量子门操作和量子算法。
邹宏洋表示，测控系统织女星是利用几十个FPGA芯片的强大算力进行分布式边缘计算，与CPU的数据处理模式相比大大提升测控速度;优于 1 纳秒的同步精度和 16 位的垂直分辨率让比特的测控更精准。开放底层的 API 接口适合测控人员千变万化的测控需求，内置网分频谱功能方便调试和标定，支持 FPGA 程序远程升级，紧凑的易扩展的模块化单元让织女星的使用更便捷。
织女星中的一个主要模块单元是任意波形发生器 AWG 1208，其具有8路任意波形发射，2G采样率，16位垂直分辨率，400兆射频带宽和优于1ns 的同步精度，同时其高度只有标准机柜 1U，在保证比特测控准确度的同时提高了系统的集成度。
有了任意波形发射单元，另一个不可或缺的模块单元是信号的采集和分析模块。量子分析仪 QA 1124具有四路任意波形发射和两路采集通道，任意波形发射通道参数与织女星AWG1208 相同，采集通道具有1G 采样率，14位垂直分辨率，400兆赫兹射频带宽和优于1ns的同步精度。除了准确获取量子比特当前的状态，还可以利用量子分析仪中的FPGA芯片对采集到的量子信号进行及时的预处理，将量子比特的状态直接反馈给上位机，减少测控系统与上位机之间传输的数据量，使用户能够用更快的速度完成比特的测控。
有了发射、采集和同步，超导量子比特测控中还有一个重要的模块就是混频，需要将任意波形发生器发出的几百兆赫兹波形与几G赫兹的微波源进行调制，利用调制好的波形对比特进行控制，读取到的带有比特信息的几G赫兹的微波信号需要经过解调后才能被量子分析仪所捕获和分析。混频单元 MIX18Q8有8组正交混频模块，工作频率 2.5 至 8.5 GHz，可以满足对量子比特准确测控的需求。
邹宏洋补充，织女星整体为一米八左右的银灰色标准机柜，内部紧密排列着1U的模块单元，方便系统的扩展、维护和拆装，而紧凑的布局让其在方便连线和移动的同时，能满足20比特测控的所有需求。相比同类型产品，织女星具有“更快，更准、更便捷”三大亮点。
让量子计算软件的开发更加开放高效
由于早期的量子 SDK 只支持基础量子算法，用于教育和科研。随着变分量子算法和量子机器学习的发展，出现了新的算法和应用，这些算法可以在有噪声的机器上运行，同时也对量子 SDK 提出了新的需求，如自动微分和训练经典-量子混合的机器学习模型。 然而，早期的 SDK 对这些需求的支持不足，因此，量旋科技推出了量子软件编程框架 SpinQit。
量旋科技软件算法技术总监郭聪表示，SpinQit 的设计理念是以开放和高效为核心。其整体架构分为三个部分:前端 API、编译器和执行平台。
前端即不同量子编程的语法，支持对接不同的经典软件或开发平台，包括支持Python、OpenQASM、Qiskit等。总体上对于基础 API 而言，SpinQit 支持用户构建任意的量子线路，便于编程实现新的量子算法，通过将众多基础算法封装成原语和算法 API 供用户调用，使用户不用重复造轮子，这也是 SpinQit 最重要的价值所在。
在这些丰富的前端 API 的背后，是一个专门为量子计算设计的编译系统。前端语法都有对应的编译器，将程序编译为统一的中间表示，除部分特例，前端用户自定义的量子门都会分解为一些基本门。
由于不同执行平台支持的基本量子门是不同的，为了能够在不同平台上运行量子程序，每个执行平台都有对应的汇编器进行进一步的处理，这些汇编器也会充分利用后端平台的特点，加速 一些操作，比如初始态制备。
郭聪表示，丰富的后端执行平台是 SpinQit 最大的优势，依托量旋科技强大的量子计算机硬件资源，用户可以选择在包含真机和云平台的不同平台上运行自己的程序。真机方面，SpinQit 是国内唯一可以提交到本地量子计算机执行的 SDK，目前支持桌面型核磁量子计算机，未来还会支持超导量子计算机。
量旋的金牛座量子计算云平台也是 SpinQit 生态中的一部分，现有的云上资源，包括真机和模拟器资源都可以供业界使用。其量子计算云平台与SpinQit相互支撑，形成生态共建，目前金牛座云平台提供三种不同层次的服务，一是提供硬件基础设施，SpinQit 和线上都可以提交计 算任务供量子计算机或模拟器平台执行；二是提供在线编程环境，用户可以通过交互界面和代码的形式来构造量子线路进行实验；三是量子算法应用，通过案例展示了如何用量子程序解决实际的应用问题。
打造人人皆可使用的量子计算机——新一代便携式核磁量子计算机
项金根介绍，量旋科技在2020年曾发布了全球首款桌面型量子计算机——双子座，成功地将原本需要在重量超过1吨的设备上才能实现的功能，移到了一台重量只有50 多公斤的设备上。
到了 2021 年，量旋科技又推出了新款桌面型量子计算机——三角座。与第一代产品双子座 相比，三角座体积更小，只比普通的电脑机箱大一点点，重量降至 42 公斤，可支持 3 比特的可编程量子计算。
2022 年，量旋科技又推出了更加小巧、一体化的便携式量子计算机——双子座 mini。 它的尺寸进一步缩小，长宽已经与普通的笔记本电脑相仿，而功能方面保持了与前代产品的一致，并且实现了开机即用，使用更加便捷。目前，其产品已经畅销五大洲，覆盖 20多个国家和地区。
发布会当天，量旋科技又宣布推出升级版的双子座 mini，即双子座 mini pro。在保持产品尺寸和重量不变的同时，大幅提高了量子计算的性能。特别是量子门的保真度，将单比特门保真度从99%提升到了99.6%，双比特门保真度从 98%提升到了99.3%。虽然数字变化看起来不大，但对量子计算来说，却是一个巨大飞跃。
此外，还有新一代便携式核磁量子计算机——三角座 mini，它支持3比特量子算法，尺寸与双子座mini相同，重量略有增加，达到16kg，可在 0~40°C室温下稳定运行。
由于缩小设备尺寸往往会影响性能。首先，量子信号的强度会减弱，尤其对于三比特样品来说，信号强度只有纳伏级别。
项金根介绍，为了检测如此微弱的信号并读取其中的量子比特状态，量旋科技研发了更高灵敏度的专用量子探头，将射频系统功率增益倍数提升到了100 亿倍，从而可以检测到非常清晰的量子比特信号。此外，还对磁体匀场技术进行了改进，使系统的量子退相干时间非常长，T1 达到10秒，T2达到200毫秒，这意味着可以进行更多的量子门操作。
“我们推出便携式核磁量子计算机的初衷，是让每个学生都能接触到量子计算教育，让量子计算机不再仅仅存在于科幻中，而是成为人人都能拥有的机器”， 项金根表示。
写在最后
正如量旋科技在会上所传达的，这一系列新产品创造了量子计算机普及化的一个里程碑。未来，量旋科技将继续坚持技术创新和商业落地“双轮驱动”的战略，与合作伙伴携手，依托超导量子计算机、核磁量子计算机和量子计算云平台，为用户提供全方位、一体化的量子计算解决方案，共同推动全球量子计算事业的发展。
