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突破量子体积32,幺正量子以离子阱技术实现高质量量子计算新里程碑

日期:2026/2/3 来源:光子盒公众号

2026年万象新启,幺正量子宣布成为国内首家公开实现量子体积(Quantum Volume, QV)32的企业。

依托自主研发的离子阱量子计算真机及天然全连通优势,研发团队充分挖掘量子比特潜能,展示了系统级的量子算力水平。这一里程碑不仅印证了离子阱架构在执行高深度线路时的优越性,更凸显了幺正量子高水平整机算力研发能力,为中国量子计算的高峰插上了醒目的新旗帜。

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图:幺正量子通过QV32测试结果,随机线路运行结果置信度0.748显著高于阈值0.667  (注:作为中国科大首批赋权成果中唯一一家量子计算企业,幺正量子致力于离子阱量子计算技术的研发与产业化,本次QV32的技术攻关与数据分析,系由幺正量子与中国科大量子信息实验室合作完成。)

 破核心:实测数据背后的硬实力

近日,幺正量子在自主研发的高通光刀片型离子阱量子计算系统中,成功实现了QV32的突破。该系统通过电磁场精确囚禁并操控一条由7个镱-171离子组成的离子链,并将中间的5个离子作为核心量子比特进行精确调控,成功运行了100组QV32的基准测试线路。

根据IBM定义,一台量子计算机在N个量子比特上运行了N层方形量子线路,每一层均包含一系列随机单比特和两比特门,整个线路的的正确率必须以高置信度超过2/3(约0.667),则该系统的量子体积为QV=2^N。实测数据显示,幺正量子在5量子比特系统上的QV32测试正确率达到了0.748,且在置信区间内均显著高于阈值。这证明该系统能够极稳定、可靠地执行对应于QV32的复杂量子线路,标志着其在量子比特数量、门保真度、连通性及线路计算等综合性能上达到了新的高度。

幺正量子也因此成为国内首家公开达成这一关键指标的量子企业,其量子计算整机性能已步入国际先进行列。下图为QV32测试中的一个随机量子线路图,包含135个随机单比特门和30个随机两比特门。 

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量子体积为什么比“比特数”更能衡量量子计算性能?

长期以来,大众往往只关注“量子比特数”。但量子计算,不仅要把比特规模做大,也要把比特性能做强,最终才能把量子计算机整机做好。量子算力遵循“木桶效应”:若连接性差、噪音大或门保真度低,即便比特数量再多,在进行复杂运算时也会迅速退相干,导致结果失效。业界公认量子体积才是衡量量子计算机综合性能最科学、最严苛的指标之一。

量子体积是NISQ时代的重要性能指标,它由量子比特数和可执行的电路深度共同决定。其要求我们不仅要有足够数量的量子比特,还要能高性能地执行量子线路。QV32=2^5,意味着操作者可在一台硬件稳定的真机上,使用保真度99.9%的任意单比特门及98.5%的任意两比特门,进行上百个单比特门和30多个双比特门量子线路的任意编辑与执行,并以高精度得到可靠计算结果。

离子阱的技术护城河:以“少”胜“多”的质量优势

作为国内首家公开达到QV 32的公司,幺正量子选择的离子阱技术路线展现了其独特的“全连通”优势。

得益于此,离子阱可以用更少的量子比特实现同等计算能力。目前,幺正量子已实现12比特的全连通操控,将硬件资源利用率推向极致。尽管在绝对量子比特数量上与国外顶尖的超导量子计算巨头(如IBM、谷歌)尚存差距,但在量子比特质量这一核心维度上,幺正量子已充分发挥离子阱路线优势。每一个比特都具备极高的保真度和全连通特性,在同等规模下,能够执行更深、更复杂的算法任务。

在硬件层面,幺正量子已储备了强大的扩展能力。目前的真空系统和势阱设计已经可以稳定囚禁200多个离子。随着控制系统的升级和光路设计的优化,将逐步把这些“弹药库”中的离子转化为可用于计算的全连通量子比特。

在算法层面,幺正量子已开发一系列算法:在化学领域,将显著提升变分量子本征求解器(VQE)的性能,更精确模拟小型分子基态能量,为新材料研发和药物设计提供更准确的模型;在金融投资组合优化、物流路径规划等领域,将增强量子近似优化算法(QAOA)的表现,展现出超越经典算法的潜力。

目前,幺正量子已开放12比特全连通的离子阱量子计算机云平台,为各领域专家提供真机服务。

 结语

达成QV32,对于幺正量子而言,既是里程碑,也是新起点。我们仍然要清醒地认识到,中国量子计算产业与国际最高水平之间仍存在客观差距。美国离子阱量子计算顶尖公司Quantinuum已经在去年年底发布新一代量子计算机Helios,凭借98个高保真度量子比特和突破性的能效表现,一举成为全球最强大的量子设备(包括所有技术路线)。

幺正量子成立仅三余年,但其技术底蕴源自中国科学院量子信息重点实验室郭光灿院士团队十余年的深耕。团队极具前瞻性地锚定了QCCD(量子电子耦合器件)架构,这一技术路线与Quantinuum、IonQ等国际顶尖离子阱量子计算公司的选择不谋而合。

正所谓路漫漫其修远兮,幺正量子选择了一条艰难但正确的道路:坚持高质量优先,稳步提升全连通比特数。QV32的实现,标志着我们的量子计算机已经走出了简单的原理演示阶段,具备了执行具有一定实用价值的复杂量子线路的能力。未来,幺正量子将继续深耕离子阱技术,以更高质量的量子算力,赋能中国量子科技的产业化应用,在世界量子计算的版图上刻下属于中国的坚实坐标。

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