轉(zhuǎn)自科技日報

記者 吳長鋒洪敬譜林雨晨

原稿標(biāo)題：

'Origin Wukong' Ushers in China's Quantum Computing Era

On January 6, 2024, China's home-grown third-generation autonomous superconducting quantum computer Origin Wukong commenced operations, offering limited-time free access to global users.

In just three months, Origin Wukong had notched up over 8 million remote visits from 120 countries worldwide, completing approximately 180,000 global quantum computing tasks. This marks China's official entry into the era of accessible quantum computing, signifying the completion of China's indigenous superconducting quantum computer manufacturing chain.

Scientific legacy

The inception of China's quantum computing journey started 26 years ago with a low-key meeting on quantum science.

The meeting was organized by Guo Guangcan, a member of the Chinese Academy of Sciences. The meeting organizer wrote to prominent scientist Qian Xuesen, known as the father of China's aerospace, asking for advice on holding the meeting. Qian agreed that efforts should be concentrated on overcoming the technical challenges to China's quantum information systems.

Guo Guangcan then initiated a research project which obtained China's first national-level major project funding in quantum information in 2001.

Subsequently, Guo Guangcan's student Guo Guoping took up his mantle, leading significant projects in solid-state quantum chip research. In 2013, the team achieved a breakthrough in quantum logic gate operations, laying a robust foundation for semiconductor-based quantum computers.

Quantum computing revolution

Quantum computers, with their immense computational power and broad application prospects, are hailed as future industrial accelerators. A comparison test conducted by Google in 2023 showcased quantum computing's speed advantage — completing in under three minutes tasks for which the fastest supercomputers require approximately 50 years.

This year, the 72-qubit superconducting quantum computer Origin Wukong was finally unveiled. Wukong is the name of the fictional character Monkey King from the 16th century classic Journey to the West, who was endowed with magic powers. The name symbolizes the machine's formidable capabilities.

The quantum computer must work in an ambient temperature close to absolute zero (-273.15°C), which requires the connected cables to not only transmit signals without distortion but also isolate heat.

The team developed high-density microwave interconnect modules suitable for ultra-low-temperature environments, crucial for China's superconducting quantum computer industrialization.

Future prospects

On April 10, Origin Wukong integrated China's first post-quantum cryptography "anti-quantum attack shield," enhancing both its computing power and security.

The Origin Wukong manufacturer's comprehensive research and development, from theory to manufacturing, have positioned it as the sole Chinese company currently capable of delivering complete superconducting quantum computers. Collaboration with various industries is enriching China's quantum computing landscape, paving the way for future applications.

The Chinese government, as outlined in this year's Government Work Report, emphasizes nurturing emerging industries like quantum technology, laying the foundation for future industrial leadership.

Guo Guoping reiterated the company's commitment to advancing quantum computing principles, technology translation, and application development, aiming for scalable programmable quantum computing.

（中文參考原文）

2024年4月28日科技日報頭版頭條

“悟空”生出大算力

“短短3個月內(nèi)，‘本源悟空’已經(jīng)吸引了全球117個國家共計511萬人次的遠(yuǎn)程訪問，完成了約16.9萬個全球量子計算任務(wù)！”日前在接受科技日報記者采訪時，中國科學(xué)院量子信息重點實驗室副主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國平興奮地說。

2024年1月6日，我國第三代自主超導(dǎo)量子計算機(jī)“本源悟空”上線運行，并向全球用戶限時免費開放。

這是中國量子算力首次大規(guī)模、長時間向全球開放，標(biāo)志著我國正式進(jìn)入量子算力“可用”時代，也意味著中國自主超導(dǎo)量子計算機(jī)制造鏈已然“成鏈”。

三代科學(xué)家接力

中國量子計算機(jī)的起步，可以追溯到26年前。

“1998年，我正在籌辦‘量子通信和量子計算’香山科學(xué)會議。為了擴(kuò)大會議影響，想邀請一位‘大人物’來主持會議?！敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦向記者回憶。

這位“大人物”，就是“兩彈一星”元勛錢學(xué)森。

在致錢學(xué)森的信中，郭光燦大膽建議“要拿出當(dāng)年搞‘兩彈一星’的精神來搞量子信息”，并熱切邀請錢學(xué)森主持會議。

沒多久，郭光燦就收到了錢學(xué)森的回信。錢學(xué)森高度贊同他的觀點，認(rèn)為“我國應(yīng)集全國力量攻克量子信息系統(tǒng)的技術(shù)問題”。

盡管錢學(xué)森因身體狀況未能參會，但他的支持，如曙光一般照亮了中國量子科學(xué)研究的前程。

從那時起，郭光燦開始申請相關(guān)研究項目。2001年，他獲得了我國首個量子信息領(lǐng)域的國家級重大項目資助。

時間來到2010年，郭光燦的學(xué)生郭國平接過接力棒，擔(dān)任了“固態(tài)量子芯片研究”重大專項首席科學(xué)家。2013年，郭國平帶領(lǐng)團(tuán)隊，在“一個電子”上實現(xiàn)了10皮秒級的量子邏輯門運算，將原世界紀(jì)錄提高近百倍，為基于半導(dǎo)體材料的量子計算機(jī)研究打下堅實基礎(chǔ)。

2017年，郭國平領(lǐng)銜創(chuàng)辦了國內(nèi)首家量子計算機(jī)產(chǎn)業(yè)化企業(yè)——本源量子計算科技（合肥）股份有限公司（以下簡稱“本源量子”）。

量子計算機(jī)因其強(qiáng)大的計算能力和廣泛的應(yīng)用前景，被視為未來的超級“工業(yè)加速器”。2023年，谷歌做了一項對比測試，結(jié)果表明：完成相同的計算任務(wù)，量子計算機(jī)用時3分鐘以內(nèi)，而最快的超級計算機(jī)約需50年。

今年初，本源量子推出搭載72位自主超導(dǎo)量子芯片的量子計算機(jī)——“本源悟空”。取名“悟空”，寓意著其擁有“72變”的強(qiáng)大算力。

每一項研發(fā)都從零做起

“超導(dǎo)量子計算機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈有3個關(guān)鍵點，芯片、硬件、軟件。”郭國平說。

為了造出中國自主的量子計算機(jī)，本源量子建設(shè)了量子芯片制造封裝和量子計算機(jī)組裝測試兩大實驗室，完成了從芯片到整機(jī)軟硬件的全棧式開發(fā)。

量子芯片需要在-273.15℃的極低溫條件下運行。這就要求連接量子芯片的線纜不僅傳輸信號不失真，還要隔絕熱量。

“為解決這一難題，我們與中電科40所聯(lián)合攻關(guān)，研制出適用于極低溫環(huán)境的高密度微波互連模組，并實現(xiàn)了該模組的國產(chǎn)化。”安徽省量子計算工程研究中心副主任、“本源悟空”研制團(tuán)隊成員賈志龍說，“這為我國超導(dǎo)量子計算機(jī)的產(chǎn)業(yè)化提供了重要支持。”

量子計算機(jī)組裝測試需要將量子芯片、量子測控儀器儀表、量子操作系統(tǒng)、量子軟件等進(jìn)行整機(jī)組裝和測試?！懊恳豁椦邪l(fā)都要從零做起，意味著巨大的挑戰(zhàn)?！惫鶉教寡?。

“本源悟空”硬件研制團(tuán)隊負(fù)責(zé)人孔偉成介紹，新機(jī)器匹配了本源第三代量子計算測控系統(tǒng)“本源天機(jī)”，實現(xiàn)了國內(nèi)首次量子芯片的批量自動化測試，使量子計算機(jī)整機(jī)運行效率提升數(shù)十倍。

除了芯片和硬件，“本源悟空”還搭載了我國首個量子計算機(jī)操作系統(tǒng)——本源司南3.0版本。操作系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人竇猛漢告訴記者，這一系統(tǒng)在國內(nèi)首次實現(xiàn)了對量子計算任務(wù)批處理的支持，不但能夠支持量超協(xié)同計算，還可高效調(diào)度量子計算資源，大幅提升量子計算機(jī)整機(jī)運行效率。

從實驗室走向制造鏈

4月10日，“本源悟空”成功裝備國內(nèi)首個PQC（后量子密碼）“抗量子攻擊護(hù)盾”。從算力提升到“攻守兼?zhèn)洹?，?biāo)志著我國量子計算機(jī)制造鏈更加完備。

“制造一臺超導(dǎo)量子計算機(jī)，需要從實驗室的理論研究開始，一路‘過關(guān)斬將’?！北驹戳孔涌偨?jīng)理張輝介紹，本源量子還陸續(xù)研發(fā)制造出國內(nèi)首個用于量子芯片無損檢測的無損探針儀、對量子芯片進(jìn)行修復(fù)的激光退火儀等國產(chǎn)量子芯片生產(chǎn)設(shè)備。隨著這條集研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、測試于一體的超導(dǎo)量子計算機(jī)制造鏈的形成和完善，本源量子成為我國目前唯一一家具備超導(dǎo)量子計算機(jī)整機(jī)交付能力的公司。

目前，“本源悟空”已與多個國家級超算中心以及金融、通信、電力、航空、航天等部門和單位展開合作。這些行業(yè)的積極參與，為中國量子計算機(jī)的制造應(yīng)用提供了更為優(yōu)渥的科研土壤。

今年的政府工作報告提出，積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)，制定未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，開辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，創(chuàng)建一批未來產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。

“量子計算機(jī)制造鏈一頭連著科技創(chuàng)新，一頭連著新質(zhì)生產(chǎn)力?！闭勂鹣乱徊降拇蛩悖鶉奖硎?，“我們將加速量子計算的原理驗證、技術(shù)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用開發(fā)，向著實現(xiàn)大規(guī)?？?a target="_blank">編程通用量子計算機(jī)的目標(biāo)穩(wěn)步邁進(jìn)！”