近日，國內首臺模塊化離子阱量子計算工程機“天算1號”已問世，該工程機由啟科量子研制。天算1號通過總體設計和集成開發，完成量子計算機的系統模塊化、操作便捷化。支持量子開發人員通過編程完成操控，實現量子計算機走出物理實驗室，加快離子阱量子計算機商用化進程。

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在研發人員的引導與講解中，記者參觀了天算1號。它采用集成一體化測控界面，通過該界面完成所有設備的操控。天算1號到底具有怎樣的“特異”功能呢？一起來揭開它的神秘面紗。

圖 天算1號工程機外觀

據啟科量子計算研發副總裁韓琢介紹，天算1號主要由四個系統組成，包括離子阱系統、工作環境系統、光學系統和測控系統。它采用鐿（Yb 171）離子作為量子比特，這種稀土金屬在我國便有產出，不易被國外“卡脖子”。經過離化的鐿離子被囚禁在空間電場中，利用低溫真空等環境保障使離子長時間處于穩定狀態，再通過激光實現對囚禁離子超精細結構能級的操縱，從而實現量子計算。

韓琢表示：“量子計算的工程化和實驗室成果完全是兩個級別的難度，其工程化難度主要體現在精確化、小型化、集成化及大量特殊器件定制等。為了滿足未來商業化的需求，啟科量子在天算1號在研制過程中投入了大量人力和物力用于設計、試錯、試驗等。”他還向記者介紹了天算1號的幾大亮點：

研發工程化

由于離子阱量子計算機的研發人員需要具有交叉學科技術儲備，而目前國內外這類復合型人才非常短缺。啟科量子在天算1號的整體設計上將離子阱量子計算工程機分為四大系統，使每個系統以單一學科技術的研發人員為主進行研發，從而大大降低了量子計算研發人員的技術門檻。

測控集成化

啟科量子的研發團隊將離子阱量子計算所需的激光控制、工作環境控制、設備控制、過程控制整體集成在一套控制系統中，并通過對儀器進行板卡化設計，從而使測控系統的體積大大縮小、成本降低、控制精度的穩定性提高等。

設計模塊化

由于目前科研實驗室的量子計算工程機都存在裝配難度大的問題，為實現便捷的工程化安裝，啟科量子的科研團隊對本工程機的四大系統分別進行了模塊化設計。而各個模塊通過插箱方式實現了與整機系統上的互聯，極大提升了模塊更換的靈活性，便于模塊的迭代升級。

操作便捷化

本工程機采用人機交互界面設計，對每個系統智能化控制，大大降低了量子計算機的操作復雜性，使過去只能在專業原子物理實驗室完成的實驗操作化繁為簡，拓寬了離子阱量子計算機的使用范圍。

最后，韓琢向記者介紹啟科量子下一階段重點研究的方向時表示：“啟科量子將在天算1號的基礎上，進一步著力發展以“離子-光子”糾纏為基礎的分布式技術，實現多臺量子計算機組網，發揮優勢實現數千量子比特的分布式運算，并在可見的未來實現分布式量子計算網絡，使得利用百萬級別的量子比特來實現通用量子計算成為可能。”本次發布的天算1號是啟科量子在量子計算工程化方面取得的重大突破，將為日后研制分布式離子阱量子計算機打下了堅實的基礎。

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