连上网络，即可体验量子计算机的“超能力”。在“Quafu”大规模量子云算力集群上，近600个量子比特在云端互联互通，将为世界提供更高水准的量子计算服务，加速量子计算应用落地。在4月25日举行的2024中关村论坛年会开幕式重大成果发布环节上，大规模量子云算力集群被列为十大成果之一。
大规模量子云算力集群算力资源界面
比特是经典计算机最基本的逻辑单元，它有“开”“关”两种状态，科学家将其分别定义为0和1.“经典计算机的存储和处理能力和比特数之间是简单的乘法关系，如果我们想提升1倍的运算能力，大致上就要增加1倍的比特数。”北京量子信息科学研究院执行院长常凯介绍，目前，基于硅集成电路的经典计算机芯片加工已逐渐接近原子尺度，量子隧穿效应的显现，会导致其发展遭遇巨大瓶颈。经典计算机算力的提升也伴随着耗电量的急剧增加，目前世界上最大的超级计算机，其耗电量竟相当于一个小型火力发电站的发电量。
“很多现实存在的问题复杂度相当高。比如10个人排队，就有300多万种排法，如果是100个人、1000个人呢?”常凯说，要解决极大的数据存储和计算需求，就必须研发量子计算机。量子计算机以量子比特作为基本单元，由于量子态可以处在0和1的叠加状态，且量子比特之间可以纠缠起来，因此，理想情况下量子计算的存储和运算能力将以指数级增加——50个量子比特的计算空间超过1000万亿，这与当前最强大的超级计算机基本相当;300个量子比特则能达到10的90次方量级，相当于宇宙中所有原子的总和。“对于量子计算机来说，如果我们想提升一倍的运算能力，仅仅需要增加一个量子比特就行了。”
在2023中关村论坛上，量子计算云平台“Quafu”首次亮相。自发布以来，该平台已执行了超过300万个任务。时隔1年，平台的能力大幅升级。新一代架构量子计算芯片、高密度测控线路、量子测控电子学系统……这些技术都是由北京量子信息科学研究院、中国科学院物理研究所、清华大学科研人员组成的团队协同攻关完成。常凯介绍，本次发布的第二代“Quafu”实现了大规模量子云算力集群，共有5个百比特规模以上的量子芯片“上新”，平均两比特门保真度超过97%，最高达99%，综合指标进入国际第一梯队。
156个比特可调耦合架构的超导量子芯片
“Baihua(百花)”“Yunmeng(云蒙)”“Haituo(海陀)”……平台上超过100比特规模的量子芯片，都是以北京地区及周边的山峰命名的。目前，该集群的可用物理比特数达到590个以上，以免费形式向全球用户开放。量子云是量子计算从实验室走向应用的关键，对量子计算算法发展、应用探索、产业生态培育等有着重要的战略意义。未来，利用强大的算力，量子计算机有望在生物制药、新材料研发等领域大展拳脚。
