张辉：造中国自主可控量子计算机

　　张辉

　　本源量子计算科技（合肥）股份有限公司总经理

　　习近平总书记在十九届中央政治局第二十四次集体学习时强调，深刻认识推进量子科技发展重大意义，加强量子科技发展战略谋划和系统布局。2022年中央经济工作会议首次提出加快量子计算等前沿技术研发和应用推广。量子科技的发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新。

　　量子计算机是新一轮信息技术革命的战略制高点。本源量子计算科技（合肥）股份有限公司（以下简称“本源量子”）作为中国第一家量子计算机制造企业，已研发出多台量子计算机，并成功交付用户使用。

　　关键领域实现自主可控，保障产业链安全

　　量子计算不能只是简单地停留在论文或汇报中，要造自主可控量子计算机，让拥有高性能计算能力的量子计算在各行业大放异彩。本源量子起源于中国科学院量子信息重点实验室，二十多年来，科研团队从最小的硅基量子芯片开始研制，到2018年发布测控量子芯片信号的量子计算测控一体机，再到2021年成功交付用户第一台量子计算机整机，从实验室走向工程化的量子计算机研制涉及诸多难题，本源量子采用多种项目合作形式联合攻关，持续推动关键技术研发，重视并激励知识产权创造，在量子计算机的工程化之路上“沿途下蛋”，产出一大批原创性成果。

　　在本源量子实验室，我国首条量子芯片生产线在这里诞生。就像传统计算机的核心部件是CPU，量子计算机的核心部件则是量子芯片（QCPU）。这条量子芯片生产线自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3套自研的量子芯片专用设备，生产1500多个批次流片试制的产品，交付多个批次的量子芯片以及量子放大器等产品。


　　本源量子工作人员在量子芯片生产线上检查仪器。

　　芯片设计离不开电子设计自动化（EDA）设计软件，本源量子在2022年开发出“本源坤元”（Q-EDA）设计工业软件。它能同时支持超导和半导体量子芯片自动化设计，是高效进行大规模制造生产量子芯片的必要工具，可称之为“量子芯片之母”。

　　2023年，在国产量子芯片生产硬件设备方面，本源量子同样取得进展。目前，团队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），以及对量子芯片进行修复的量子芯片激光“手术刀”等量子芯片工业母机设备，这些成果为中国量子芯片制造业的未来奠定坚实的基础。

　　在本源量子的积极推动下，中国量子芯片设计与生产制造链正在逐步形成。“本源坤元”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，已实现中国造量子芯片从设计到制造全套工具链的整合与协同。软硬件的深度整合将使量子芯片的设计制造过程更加系统、完整和高效。

　　2021年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。

　　截至2023年3月10日，全球量子计算领域专利申请量已达1.3777万件，中国位列全球第二，共2251件；排名第三到第五的国家分别是日本1062件、加拿大917件和英国525件。

　　研究成果向实用化工程化转化

　　量子计算机在海量数据并行运算以及模拟分子原子的运动规律方面有着得天独厚的优势，映射到实际应用当中可以解决很多金融、生物医药、化工材料、人工智能等行业的数学问题。

　　为建立我国量子计算的“朋友圈”和生态圈，本源量子在2018年7月成立中国首个量子计算产业联盟OQIA（Origin Quantum Industry Alliance）。该产业联盟旨在培育一批面向各行业的量子计算时代的量子软硬件开发者，共同建立和拓展量子计算产业生态圈。

　　随着国内外量子计算竞争态势加剧，金融、航空航天、大数据、先进计算等领域的企业、机构、高校等陆续签约加入，中国量子生态圈产业链逐步壮大，更多的量子计算产业链与要素在聚集······截至2023年9月，本源量子建立的产业联盟成员已突破80家。

　　本源量子通过产业联盟汇聚各行业力量，探索量子计算技术在各行业的应用。建信金科是最早和本源量子一起探索量子计算应用的金融机构。2021年2月，建信金科携手本源量子成立的实验室以建信基金应用场景为依托，联合推出国内首批量子金融应用——“量子期权定价应用”与“量子VaR值计算应用”，实现国内量子金融算法“零”的突破，完成国内金融领域对量子计算指数级加速能力的首次尝试。

　　2023年7月，中国移动通信有限公司研究院（简称“中国移动研究院”）与本源量子成功实现全国首例基于通用量子计算机真机的算法验证，初步结果满足预期要求。针对5G现网中基站大规模天线参数的优化问题，本源量子通过有效建模、算法设计和真机验证，初步证明了量子算法在该类特定问题中的可行性，成为全国首个使用量子计算机真机进行通信网络算法验证的案例，实现量子计算应用于通信网络的良好开局。

　　量子计算技术的算力优势在航空领域中同样具有巨大的应用前景和价值。2023年9月，本源量子和中国航空研究院、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院（安徽省人工智能实验室）、中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所在合肥正式启动国内首个航空科学基金支持的量子计算航空应用研究项目，探索量子计算技术在航空计算流体力学领域的技术途径，验证量子计算技术在航空数值模拟领域的超级优越性。

　　本源量子正积极发挥科技型企业引领作用，加大自主知识产权软硬件推广应用，加快自主量子计算生态圈的构建，将量子计算研究成果向实用化、工程化不断转化。

　　加大量子人才培养力度

　　当前，国际量子计算人才缺口巨大，各大量子科技公司从抢占早期市场与培养用户使用习惯出发，推出一系列量子教育服务。国内量子人才稀缺，量子科技涉及众多基础产业和工程实现环节，需要大量跨专业人才。因此，开展量子人才培养刻不容缓。

　　本源量子较早就意识到人才培养对量子计算发展的战略意义，通过自主研发与系统集成的方式，形成一套全方位覆盖的教学体系。

　　2018年开始，先后推出第一代量子学习机、量子计算与编程教材《量子计算与编程入门》、本源量子计算全物理体系学习机等，向社会大众开放国内首个量子计算教育科普基地。

　　2021年，本源量子携手广东德美精细化工集团股份有限公司、佛山市顺德区容山中学三方共建全国首个校园量子计算科普基地，并于2022年率先组建中国首个量子计算教育联盟，吸纳30多所高校加入。

　　2022年，本源量子正式上线发布中国首个量子计算教育一体化平台——本源溯知。该平台聚焦交叉学科人才培养及科学研究算力需求，面向量子计算初学者、开发者、高校和机构用户，提供包括量子计算体系化课程、真实量子计算机、虚拟量子计算系统等在内的多元化资源。此外，本源溯知针对高校和机构还提供教案项目、量子编程实训环境、量子计算学习中心等功能，覆盖量子计算教学全流程。

　　随着量子计算技术的发展，越来越多的人通过量子模拟器和在线工具等多种方式了解这个新兴发展方向。

　　2023年，本源量子通过引入VR技术及配套的教学资源，打造出国产量子计算沉浸式体验系统，在虚拟现实空间中搭建高度逼真的量子计算实训教学环境，为我国的量子计算科普教育提供更好的体验学习场景，也为高校人才培养提供更为全面的教学用例。

　　目前，本源量子已与中国科学技术大学、中南大学、重庆邮电大学、北京理工大学、长江大学、湖北师范大学等60余所院校建立战略合作，产学研合作探索人才培养、行业应用等模式。

　　成立六年，本源量子始终专注“让量子计算机走出实验室，真正为人类社会服务”这一目标，坚持攻关量子计算机软硬件核心技术，开发出多种量子计算产品，真正为“造国人自主可控量子计算机”而努力。

稿件来源：中国网信杂志