大规模量子云算力集群来了！北京量子院、中科院、清华大学发布新成果

近日，北京量子信息科学研究院（以下简称北京量子院）联合中国科学院物理研究所、清华大学在2024中关村论坛年会开幕式上发布其最新成果“大规模量子云算力集群”。五台百比特规模的新一代量子计算系统，通过与经典计算融合，可以形成集群协同工作。

据北京量子院执行院长常凯介绍，经典计算比特只能处于0和1两个状态，经典计算机的计算和存储能力与比特数之间是简单的乘法关系。但量子计算不同，量子比特是0和1的叠加态，多个量子比特纠缠起来，将带来超强的并行计算能力。

常凯说，银行通用的2048位的RSA密码如果用经典计算机破解，大概需要百万年时间。但2019年谷歌预计，如果实现2000万个量子比特的集成，就可以在8小时以内破解2048位的RSA密码。“所以，量子计算对国防安全、金融安全等都可能造成颠覆性影响，可能会改变人们的生产生活方式。”他还表示，量子计算机遵循的是量子力学规律，天然擅长计算遵循量子力学规律的系统，比如生物学的复杂系统。目前新药研发费钱费时，未来如果使用量子计算机，将有望大大缩短药物研发时间。

“目前，量子计算处于实验室状态，我们希望它走向应用。要让更多人使用量子计算机，就需要提供一个大家方便访问的平台，即量子云算力平台。”常凯说，量子云是量子计算从实验室走向应用的关键，对量子计算算法发展、应用探索、产业生态培育等有着重要的战略意义。随着国际上各大科技公司纷纷布局量子云，我国量子计算云算力布局变得尤为迫切。

去年，北京量子院在2023中关村论坛正式发布Quafu（夸父）量子计算云平台，上线了三枚超导量子计算芯片，分别有136、18和10个量子比特，用户可以自主选择合适的芯片运行量子计算任务。目前，平台已执行超300万个任务。

今年新上线的量子云可用物理比特数达到590个以上，平均两比特门保真度达到97%以上，其中保真度最高的芯片达到了99%，综合指标进入国际前列。

包含156个比特可调耦合架构的超导量子芯片

北京量子院研究员金贻荣介绍，和去年相比，本次发布的量子云算力集群对量子计算软硬件进行了大幅度优化迭代，特别是在量子硬件方面，采用了可调耦合架构，结合芯片加工工艺的改进，工艺稳定性和一致性有大幅提高。测控线路与测控电子学设备也进行了多项改进，极大提升了测控系统的信号质量、集成度与可靠性。软件方面，完成了量子编译优化器的更迭以及更为便利的用户交互系统Quarkstudio的开发。

国内自主研发的高密度测控线路

金贻荣坦言，目前硅晶体管的错误率已经到了百亿分之一以下，所以经典计算几乎不会出错，计算机运行得非常稳定。但量子云算力集群的保真度为99%，即运行100次就会出一次错，这已经是全世界较好的水平。未来，量子计算和错误作斗争仍有很长的路要走，如果突破了量子纠错技术，量子计算可以解决的问题将是无可限量的。