電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文 / 吳子鵬）日前，我國第四代自主量子計算測控系統(tǒng) “本源天機 4.0” 正式發(fā)布，這一成果標(biāo)志著我國量子計算產(chǎn)業(yè)在工程化生產(chǎn)能力上實現(xiàn)了里程碑式突破。該系統(tǒng)由本源量子計算科技（合肥）股份有限公司研發(fā)，安徽省量子計算工程研究中心參與支持，是繼 “本源天機 3.0” 成功應(yīng)用于第三代超導(dǎo)量子計算機 “本源悟空” 后的重大升級，為百比特級量子計算機的量產(chǎn)奠定了核心基礎(chǔ)。

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支持 500 + 量子比特的 “本源天機 4.0”?

“本源天機 4.0” 在硬件性能和軟件生態(tài)方面均實現(xiàn)了顯著提升。該系統(tǒng)支持 500 + 量子比特的并行操控，與前代系統(tǒng)相比，擴展性提升 50%，硬件集成度提高 3 倍，穩(wěn)定性增強 3 倍。量子比特數(shù)量是衡量量子計算技術(shù)發(fā)展的核心指標(biāo)之一，其提升不僅體現(xiàn)了技術(shù)性能的突破，更對量子計算的實際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)變革具有戰(zhàn)略性價值。
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量子計算的核心優(yōu)勢源于量子比特的疊加和糾纏特性，這使其能夠?qū)崿F(xiàn)并行計算。每增加一個量子比特，量子計算機的狀態(tài)空間便以 2 的 n 次方（n 為量子比特數(shù)）的速度增長。例如，“本源天機 4.0” 支持的 500 量子比特的狀態(tài)空間遠(yuǎn)超宇宙中原子的數(shù)量，理論上可同時處理 2 的 500 次方種計算路徑，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了經(jīng)典計算機的線性處理能力。
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安徽省量子計算工程研究中心副主任、“本源天機” 研制團隊負(fù)責(zé)人孔偉成介紹，團隊自主研發(fā)的系列底層軟硬件架構(gòu)，進一步強化了對量子芯片的高效控制與精準(zhǔn)讀取，能夠大幅縮短量子計算機的研發(fā)與交付時間。?
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“本源天機 4.0” 還實現(xiàn)了軟件生態(tài)的協(xié)同升級，系統(tǒng)額外搭載了四大核心軟件：?
·Naga&Venus：作為服務(wù)端管理軟件，可實現(xiàn)多用戶、多任務(wù)的資源調(diào)度與監(jiān)控；?
·Monster：超導(dǎo)量子比特底層操控服務(wù)軟件，支持脈沖序列的快速生成與優(yōu)化；?
·Visage：全界面調(diào)控分析軟件，能夠?qū)崟r監(jiān)測量子比特的 “生命體征”（如頻率、相位、弛豫時間等），并通過機器學(xué)習(xí)算法自動校準(zhǔn)參數(shù)；?
·Storm：操作系統(tǒng)連接軟件，可無縫對接量子計算機操作系統(tǒng)，支持多語言開發(fā)環(huán)境（如 Q#、Cirq）。
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其中，全界面量子芯片調(diào)控分析應(yīng)用軟件 Visage，將顛覆超導(dǎo)量子芯片調(diào)試的傳統(tǒng)模式。本源量子首席科學(xué)家郭國平指出，工程化生產(chǎn)能力的提升意味著量子計算機的研發(fā)周期有望縮短 60%，這對于搶占全球量子計算制高點至關(guān)重要，同時交付效率也將顯著提升。
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除了性能的增強，“本源天機 4.0” 還將進一步拓展國產(chǎn)量子計算測控系統(tǒng)及量子計算機的應(yīng)用邊界。前代系統(tǒng) “本源天機 3.0” 已支撐 “本源悟空” 量子計算機為全球 139 個國家和地區(qū)的用戶提供了超 2600 萬人次服務(wù)，完成 38 萬余個計算任務(wù)，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋金融、生物醫(yī)藥、流體動力學(xué)等。目前，“本源天機 4.0” 正支撐中國下一代自主量子計算機的研發(fā)，目標(biāo)直指千比特級量子芯片的量產(chǎn)。
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全球量子計算競賽愈演愈烈?

當(dāng)前，全球量子計算競賽呈現(xiàn)出技術(shù)路線多元化、國家戰(zhàn)略密集部署、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用加速落地的白熱化態(tài)勢。這場競賽不僅關(guān)乎技術(shù)突破，更涉及國家科技主權(quán)、產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)權(quán)和未來產(chǎn)業(yè)制高點的爭奪。
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從進展來看，中美日目前處于引領(lǐng)全球量子計算發(fā)展的位置，國內(nèi) “本源天機 4.0” 的發(fā)布是一個新的里程碑。美國企業(yè) IBM 和谷歌在量子計算領(lǐng)域也進展迅速。在 2023 年 IBM 量子峰會上，IBM Quantum Heron 作為 IBM 迄今為止性能最佳的量子處理器發(fā)布，擁有 133 量子位，其全新架構(gòu)顯著降低了錯誤率。根據(jù) IBM 的產(chǎn)品路線圖，到 2033 年，以量子為中心的超級計算機將包含 1000 個邏輯量子比特，屆時將全面釋放量子計算的潛力。?
谷歌于 2024 年 12 月推出的 105 量子比特 “Willow” 芯片實現(xiàn)了 “低于閾值” 的量子糾錯，解決了近 30 年的技術(shù)瓶頸。具體而言，Willow 超導(dǎo)量子計算芯片中的量子比特錯誤率得到明顯抑制，其中單量子比特門的平均錯誤率僅有 0.035%，雙量子比特門的平均錯誤率也只有 0.33%。這意味著這款全新的量子計算芯片特別適合用于 “量子糾錯”，并且有望實現(xiàn)大規(guī)模擴展，走向?qū)嶋H應(yīng)用。

日本方面，日本富士通公司和理化學(xué)研究所于今年 4 月聯(lián)合發(fā)布了 256 量子比特的超導(dǎo)量子計算機，量子比特數(shù)是上一代機型的 4 倍，可使利用該計算機的平臺計算能力提升至原先的 4 倍。據(jù)介紹，團隊使用可擴展的三維連接結(jié)構(gòu)，以 4 個量子比特為一個基本單元，在不改變量子比特設(shè)計和布局的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了量子比特數(shù)的高效擴展。這項研究成果計劃在 2025 財年通過 “富士通混合量子計算平臺” 向全球用戶開放。
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目前，全球量子計算競賽已從技術(shù)研發(fā)階段進入工程化量產(chǎn)與場景化應(yīng)用的關(guān)鍵階段。中美在超導(dǎo)和光量子領(lǐng)域形成雙極競爭，歐盟、日本、加拿大在細(xì)分領(lǐng)域持續(xù)取得突破。不過，目前各個國家和地區(qū)的量子計算研究仍然處于前期探索階段，還需要在糾錯與穩(wěn)定性、能耗與成本等方面繼續(xù)優(yōu)化。
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結(jié)語?

作為我國量子計算工程化進程中的關(guān)鍵一躍，“本源天機 4.0” 的發(fā)布不僅標(biāo)志著國產(chǎn)測控系統(tǒng)從技術(shù)驗證走向規(guī)模應(yīng)用的質(zhì)變，更以 500 + 量子比特的操控能力，為千比特級量子芯片量產(chǎn)拉開了序幕。在全球量子計算從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點上，中國憑借自主可控的底層軟硬件架構(gòu)，正與美日等技術(shù)強國形成多元技術(shù)路線競逐的格局。隨著工程化能力的持續(xù)突破與應(yīng)用場景的深度挖掘，這場始于技術(shù)競賽的全球量子革命，終將在算力范式的重構(gòu)中，為人類破解復(fù)雜系統(tǒng)難題開啟全新維度。