近日,在中國科學院量子信息與量子科技創新研究院(以下簡稱“量子創新研究院”)的授權指導下,國盾量子成功完成稀釋制冷機ez-Q F1500的工程化開發,實現首臺下線。
ez-Q F1500在100毫開爾文(mK)溫度下實現1700微瓦(μW)制冷量,在20mK溫度下實現48μW制冷量,單核心制冷量達國際領先水平。產品將于今年下半年啟動交付,為我國后續千比特可糾錯超導量子計算機的研制奠定基礎。
超導量子計算芯片對環境擾動極為敏感,微弱的熱噪聲、電磁波或機械振動,都可能引發量子態退相干,導致計算錯誤。因此,芯片必須在接近絕對零度的極低溫環境中運行,最大限度降低外界環境對量子態的干擾。
稀釋制冷機作為能夠提供極低溫環境的關鍵設備,不僅能滿足芯片運行所需的溫度條件,還能屏蔽幾乎所有的電磁干擾和振動,為這一“超級大腦”打造極為安靜的“思考空間”。沒有稀釋制冷機,超導量子計算強大的潛力便難以釋放。
隨著超導量子計算機比特數規模的提升,對稀釋制冷機的制冷量、最低溫度、空間容納能力等提出更高要求。為此,研發團隊在量子創新研究院“單稀釋制冷單元大功率稀釋制冷機”的成果基礎上,歷經兩年攻關,推出ez-Q F1500。
當前國際主流單核心產品制冷量多在400–800μW,若想滿足千比特需求,需采用兩個核心單元并聯的權宜方案。ez-Q F1500在100mK溫度下制冷量達1700μW,在20mK溫度下制冷量達48μW,單核心即可滿足千比特芯片需求,在簡化系統結構的同時提升了制冷機的長期可靠性。
ez-Q F1500的最低溫度可達5.42mK,遠低于當前超導量子計算10–20mK的工作溫度區間。這為未來更大規模、更高性能的超導量子計算機研發提供了充足的“低溫儲備”。
作為超導量子計算機的關鍵核心設備,稀釋制冷機曾長期受制于海外技術壟斷與設備禁運。近年來,國盾量子在國內頂尖科研院所授權支持下開展自主研發,推出國內首款可商用可量產的超導量子計算機用稀釋制冷機,成功突破這一“卡脖子”領域。最新推出的ez-Q F1500不僅性能大幅提升,還采用了自主可控的軟硬件架構。脈沖管制冷機、控溫儀、極低溫溫度計等關鍵核心器件均實現國產化。
未來,國盾量子將繼續致力于量子計算核心器件和儀器設備的國產化、智能化,在服務我國超導量子計算前沿科學研究的同時,推動成熟產品走向產業落地及應用探索。
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