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36氪专访丨从量子通信起步，「启科量子」计划2-3年内完成“天算1号“离子阱量子计算机

晰数塔互联网快讯
2020-11-05 10:03

作者：李子月

编辑：石亚琼

波士顿咨询发布的报告预测，保守估计到 2035 年欧美量子计算应用市场规模将达到200-600 亿美元，随后暴涨到 2050 年的 2600 多亿美元。随着今年的科研突破和国家政策支持，量子计算在国内的关注也逐渐升温。

我们近期采访的启科量子成立于2019年1月，总部位于北京中关村软件园，是国内首家且唯一兼具量子计算和量子通信研发能力的企业。团队包括50多位科学家和工程师，核心人员曾于2003年领导开发全球第一套商业化量子通信系统，于2012年实现全球首次在离子阱芯片上的离子囚禁。

一、建立结合量子计算和通信的量子网络

量子计算方面，启科量子致力于全栈式开发，主营业务涵盖量子计算机（量子芯片、量子测控和量子软件）、量子云和量子应用。启科量子的“天算1号”的离子阱量子计算机项目预计在2-3年内完成，技术指标可达到 100个可操控量子比特以上，量子体积将达到亿级。2022年将启动离子-光子纠缠的分布式量子计算机研发。量子云和量子应用也在筹划当中。

（启科量子量子计算布局图片来源：采访供图）

量子通信产品方面，启科量子于2019年完成基于单光子的量子秘钥分发系统产品化阶段，2020年实现基于纠缠态的量子信息传输。启科量子采用时间相位方案，相较偏振方案和相位方案，抗干扰能力更强，产品技术难度更低。客户分布于对数据安全要求较高的行业，如政府、电力分配、交通运输、金融等领域，目前正在部署产品落地。

启科量子的长期目标是建立结合量子计算和通信的量子网络。预计2023年实现分布式全纠缠的百比特量子计算机，2025年量子计算机达到千比特。

二、离子阱技术前景广阔，人才是成功的关键因素

（图片来源：36氪根据采访内容整理）

超导和离子阱是目前相对领先的两种量子计算实现方法。启科量子指出，只有超导和离子阱满足量子计算的5个准则，其他研究方向都达不到5个。如光量子不满足第4条量子逻辑门的要求，单光子之间没有相互作用使得光子之间不相互干涉，这是光子适用于远距离量子通信的原因，但也是其在量子计算中的弱点。实现量子逻辑门必需依靠两个量子之间非线性的相互作用，而非线性作用在光学中必需依赖强光，非常难以实现。同时，因为超导使用的是微波，很难进行远距离传输，并不满足量子网络的2个准则。而离子阱使用的是可见光光子。

（图片来源：36氪根据采访内容整理）

离子阱是同时满足量子计算5个基本准则和量子网络2个准则的唯一物理体系，因此启科量子认为，离子阱是最有希望实现大规模量子计算和网络的物理系统。

启科量子同时指出了离子阱的两个技术难点，即如何把大量离子在小范围内囚禁起来，以及如何控制高精度高能量的激光。因此囚禁离子未来发展取决于两个重要因素，一是微波芯片制作工艺，二是激光控制。相对于微电子工业来说，中国在激光工业，包括光学工业方面更为先进，为世界一流。

国际领先的量子计算公司、高校和研究所中， Honeywell、IonQ、MIT林肯实验室等主攻离子阱方向。目前最先进的离子阱量子计算机为32比特，QV400万，由IonQ于今年10月推出。近日，Honeywell宣布新一代离子阱量子计算机H1问世，技术指标达到10个全连接的量子比特，QV128。同时，首个集成光学的离子阱芯片在MIT林肯实验室诞生，芯片材料采用了锶而不是Honeywell和IonQ使用的镱。

启科量子是目前国内唯一一家采用离子阱方案的公司，清华等高校和研究所也在做相关学术性研究但还没有产业化。启科量子强大的团队阵容是成功的关键，核心人员曾于2003年领导开发全球第一套商业化量子通信系统，并连续开发了共四代商业化量子通信系统；于2012年实现全球首次在离子阱芯片上的离子囚禁，研究成果曾多次被Nature，Science等报刊和媒体报道；于2015年主导研发了第一套量子计算测控系统，促进了全球量子计算机科研和产品的巨大进步；主持国家及省部级以上项目8项，发表国内外高水平论文100余篇。