4000量子比特无缺陷重排,中性原子赛道,杀出国产黑马 - 任选九场开奖结果
近日,中性原子量子计算领域的企业——纳开启元(北京)量子科技有限公司(简称“纳开量子”)成功搭建了通用量子计算机“启元一号”整机,并攻克了4000量子比特的无缺陷阵列及连续装载技术。这在国内中性原子技术路线中,较早实现了这两项指标在同一台整机上的集成。
走进纳开量子实验室,可看到“启元一号”分布在两个光学平台上。主平台分为三层:中间层为真空腔与磁场系统,用于俘获和操控原子;上下两层则布置光路。第二个平台同样用于光路,将激光传输至真空腔。平台旁连接着电路与测控系统,负责整机的时序控制。
技术人员介绍,整机仅光学元件就达到853件,涵盖反射镜架、波片、AOM、PBS架、光屏蔽器等。系统采用移动光晶格传送带,将冷原子库与比特操控区连接起来。原子在晶格输运区被光镊俘获后,需在动态光镊与静态光镊、准备区与存储区之间完成多轮交接,才能实现装载与重排。
“原子移动本身并不复杂,难点在于顺序的协调。”技术负责人表示,时序管控是连续装载的最大挑战——853件光学元件背后,是一套以纳秒为单位的时间秩序。
一、为什么是4000量子比特
在中性原子量子计算中,单个原子通常由高度聚焦的激光形成的光镊捕获并操控。但初始装载存在随机性,所得阵列往往有空位,因此需移动原子,将目标位置补齐,这一过程称为重排。而“无缺陷”指的是目标阵列的占据情况,并非量子操作无误差。
那么,为何选择4000量子比特?团队给出的回答很直接:这是由目标与工程条件共同决定的。
当规模扩展到数千个原子,光镊数量增加,所需激光功率也随之上升。对于60×60=3600的阵列规模,在单光镊3毫瓦条件下,总功率已接近15瓦。考虑到光学元器件的衍射效率和通过损耗,总功率已接近现有光路的可用输出上限。这意味着,继续增加原子数量,首先要解决光功率预算问题。
另一个约束是规模与相干性的平衡。纳开量子采用的方案需将多轮装载结果汇入同一阵列:3000比特规模对应约6轮装载,每轮需形成约500比特的无缺陷阵列。扩容可增加每轮装入的原子数量,也可增加装载轮次,但两种选择都有代价——前者要求更大范围内的光镊保持均匀并能准确移动;后者则意味着先装入的原子需等待更长时间,对存储和相干保持提出更高要求。
此外,声光偏转器的视场也是限制因素。AOD窗口大小直接决定可容纳的比特规模,窗口越大,最终能覆盖的阵列范围越大。但准备区、存储区需占用位置,原子移动也需留出通道。在原子间距和光路条件确定后,能容纳的阵列规模便有了现实边界。
综合上述条件,以及后续拉曼光、里德堡光的功率需求,团队最初认为3000比特是当前较为合适的工程目标,最终超额完成了4000比特。
二、核心是连续装载
中性原子系统面临的挑战是原子丢失。传统中性原子系统每完成一次计算,都需重新冷却和装载原子,因此系统运行时间通常只有几百毫秒。连续装载则是在系统工作过程中持续提供新原子,并尽可能减少补充过程对已有量子比特的干扰,从而延长连续运行时间。
国际上,这项技术刚被验证不久。2025年,哈佛大学Lukin团队首次通过光晶格传送带、准备区与存储区的分工,将超过3000个原子的阵列维持了2小时以上,并验证了补充原子时存储区量子比特相干性的保持。在国内,连续装载此前尚无团队公开突破。
与Lukin团队相比,“启元一号”在架构设计上进行了创新:国外团队主要采用双晶格,而纳开量子采用单晶格即可实现连续装载,架构更简单,同时可实现双比特门。
连续装载还有一个更远的潜在场景:若未来中性原子与超导、离子阱等其他路线形成异构,“启元一号”整机可作为量子存储器,承接其他路线的运算结果并实现长期存储。
“做量子计算的人越来越多,才能更快把生态建立起来。形成良性的竞争氛围,是我们非常乐意看到的。”纳开量子创始人兼CEO樊耀塬说。
三、通用与专用双轮驱动
纳开量子并未将所有研发投入在通用量子计算上,而是采取量子模拟计算和通用量子计算双轮驱动策略。
面向通用量子计算的“启元”系列,解决密码破解、金融组合优化等数学和算法问题,这类能力被视为长期战略储备。
面向量子模拟计算的“纳开”系列,即专用量子计算机,解决材料研发、生物制药等本质为量子系统的场景,通过制造可控的量子系统来模拟自然界不可控的量子系统。
截至当前,“纳开一号”量子模拟整机已完成批量交付,获得千万级商业订单;“纳开二号”量子模拟商用机预计2027年推出,将实现开机即用。
为何同时覆盖玻色子与费米子两类原子体系?纳开量子技术负责人直言:“自然界只有玻色子、费米子两类原子,同时布局两种体系,是为了尽可能覆盖更多材料。”
从技术基础来看,纳开量子核心团队来自北京大学,是国内较早开始进行超冷原子研究的团队之一。将原子冷却到足够低的温度后,结合光晶格,可研究受控的量子多体系统;结合光镊及相关操控手段,则可继续发展面向通用计算的原子阵列平台。原子制备、激光控制、真空和测控系统等基础能力,在两条产品线上均可复用。
谈及未来一到两年的规划,樊耀塬表示,团队一方面会继续打磨门保真度、全局独立寻址等硬指标,另一方面会投入整机互联等前沿探索——在他看来,当中性原子阵列规模继续扩大,“单机之外怎么连起来”将成为下一个必须回答的问题。同时,量子模拟产品线将加速与产业方合作,推动商业化落地。
据悉,“启元一号”计划于2026年第四季度正式发布,届时将披露更多实测指标与运行细节。

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