一个世纪前，爱因斯坦与玻尔有一场论战——“上帝到底掷不掷骰子”，量子世界之门由此开启。如今，量子科技发展突飞猛进，已然成为全球战略必争高地。12月17日，浙江大学在杭州科创中心发布“莫干1号”“天目1号”超导量子芯片学术成果，浙江量子科技迈向新的发展阶段。
攻坚量子技术核心 “跑得更快更远”
量子计算是量子技术应用的一个重要领域，量子芯片研制是量子计算机研究的核心，而超导量子芯片被认为是量子芯片中最有前途和实用价值的一种。本次发布的“莫干1号”“天目1号”便是两款基于不同架构的超导量子芯片。
量子计算中，最基础的单元是量子比特。与经典比特非 0 即 1 的特性不同，1 个量子比特能同时处于 0 和 1 两个状态，当量子比特数量增多时，对应的状态则呈现指数型爆炸，可以携带更多的信息，是量子加速的关键。超导量子芯片是基于超导约瑟夫森结的电子线路，可以由半导体微纳工艺灵活构造，被认为是量子芯片中最有前途和实用价值的一种。
评价超导量子芯片一般有三个维度：量子比特数量、退相干时间（通俗来讲，即量子比特的寿命）和操控精度。一款实用性强的超导量子芯片，不仅要追求量子比特数目，还要兼顾操纵精度和退相干时间，只有三者都达到一个很好的指标，才能快速而精准地实现量子计算。
“我们可以把量子计算理解成人在跑步，寿命越长，跑得越远；不仅要一个人跑远，还要许多人一起跑远；跑步的方向也很重要，不能南辕北辙，这就是精度。”研发团队成员、求是科创学者郭秋江用巧妙比喻阐释评价超导量子芯片的三个维度，即退相干时间（通俗来讲，即量子比特的寿命）、量子比特数量及操控精度，只有三者都达到一个很好的指标，才能快速而精准地实现量子计算。
“莫干1号”作为一款全连通架构专用量子芯片，集成32个量子比特，比特寿命约30微秒；“天目1号”作为一款近邻连通架构通用量子芯片，集成36个量子比特，比特寿命约50微秒，量子门精度约98%。
据介绍，研发团队由量子光学专家、浙江大学物理学系教授、科创中心量子计算创新工坊首席科学家朱诗尧院士领衔。“我国当前在量子信息、量子通讯的某些方面上已经达到世界先进水平，但科技发展就像跑步，别人都在跑，就看谁跑得更快，不努力就会落后，必须加倍努力。”朱诗尧表示。
“天目 1 号”芯片面向通用量子计算，采用了较易扩展的近邻连通架构。为执行相对复杂的量子门电路算法，“天目 1 号”上共集成 36 个具备更长比特寿命的超导量子比特（退相干时间约 50 微秒），实现了高保真度的通用量子门（受控相位门，精度优于 98%）。相比于“莫干 1 号”，“天目 1 号”具备更高的编程灵活度，以执行更多种类的量子算法，可以应用于更多研究领域。
服务中国面向世界 “用浙里名山命名”
参与本次成果研发的团队成员，不少骨干都是年轻的90后，他们正如朱诗尧院士所说，夜以继日，焚膏继晷，加速“奔跑”投身量子技术研发。
研发团队成员、浙江大学博士后李贺康表示，“芯片用最熟悉的浙里（浙江）名山命名，象征着量子团队立足浙江、服务全国、面向世界的雄心壮志。莫干山的莫邪、干将传说，激励着我们勇攀科学高峰、勇闯创新‘无人区’；天目山则预示着我们仰望着未来世界的‘星辰大海’，前行不辍。”
从“莫干1号”出发，有别于基于超级计算机的经典数值模拟，利用超导量子芯片模拟量子多体系统是一种全新的研究手段，将极大促进对复杂多体系统的研究。研发团队拥有全连通架构芯片的相关专利技术，未来将在该方向继续发展，服务全球科学发展。此外，研发团队近期在提高比特寿命方面取得了进一步突破，未来具备更高性能的“天目”芯片将持续为人类服务。
近年来，研发团队取得了一系列的研究成果，在Science，Nature Physics，Physical Review Letters等高水平期刊以第一单位发文20余篇。目前，该研发团队已具备从超导量子芯片设计、制备、封装到测控的全栈式研发能力，“莫干1号”与“天目1号”均为团队自主研发制备。同时，团队依托建成的达到国际先进水平的集成化量子测控平台，可实现多种复杂的量子实验。
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