从概念走向实践的量子计算机
当前，量子计算新技术研究路径尚未收敛，主要包括超导、离子阱、光量子、量子点、冷原子等。从技术研发上看，超导路线拥有最多的技术追随者。
基于超导量子位的量子计算是一种最早被提出和研究的量子计算实现方法，它基于超导性能的材料，使用电荷量子比特、磁通量子比特和相位量子比特这3种方式来形成量子比特。超导量子比特在操控、耦合、测量、扩展等方面具有显着优势。过去几十年里，超导量子计算有一定的发展，实现了与量子态所需精度相当的高精度控制、微波单光子状态的制备等主要技术。超导技术路线的缺点是易受环境噪声影响使得退相干时间变短，进而增加量子比特的操作难度。当前国际商业机器公司（IBM）开发的超导量子芯片比特数量已进入千位时代，在全球已部署了70余台量子计算机。拥有72个计算量子比特的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”已完成137个国家用户的30万个量子计算任务。其他研究路径上，各有所长，各自推进。
量子计算机的研发是一项复杂的任务。以超导量子计算机为例，量子计算机主要包含量子芯片、量子计算测控系统、低温制冷系统、量子计算机操作系统、应用软件等多个方面。
量子芯片作为量子计算机的“心脏”，负责执行关键的运算加速过程，而这一过程需要将问题转化为量子算法，并通过特殊的调制脉冲信号输入量子芯片，最终采集并分析量子芯片输出的信号以获得问题的解答。然而，量子芯片的高效运行并非孤立存在，它还需要一个完善的硬件系统来支持，包括量子芯片封装技术、量子芯片测试平台以及量子测控系统、相关元器件等。其中，量子芯片测试平台由极低温稀释制冷机及配套设施构成，为量子芯片提供接近绝对零度的极低温环境、红外辐射噪声屏蔽、磁场噪声屏蔽和极低的机械振动等高度隔离的运行条件，同时还需要高效率的导热组件来及时带走量子芯片运行时产生的热量。
量子计算测控系统负责量子芯片所需信号的生成、采集、控制与处理，是实现量子芯片编程的关键工具。它如同一名精通量子语言的“翻译官”，将人类世界的复杂问题转化为量子芯片能够理解的“语言”，并引导量子芯片进行高效的计算。 |
