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

作者：李子月
编辑：石亚琼
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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 。
李子月|「启科量子」计划2-3年内完成“天算1号“离子阱量子计算机，36氪专访丨从量子通信起步
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（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
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（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 。
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（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 。


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