日本啟用首部全棧中性原子量子電腦 採用 Infleqtion 處理器

重點
  • 日本首部全棧中性原子量子電腦「Shunkai」正式啟用,配備約 50 個量子位元。
  • Infleqtion 提供的量子處理器助力日本團隊邁向可投入運作的計算平台。
  • 研究人員計劃開發具備多達 10,000 個物理量子位元的高效能容錯量子電腦。
  • Shunkai 將開放予外部研究人員,推動量子應用及錯誤修正技術的發展。

日本首部投入運作的全棧中性原子量子電腦「Shunkai」正式啟用,啟動時配備約 50 個量子位元(qubit),後續有望擴展至 500 個。系統由日本自然科學機構(National Institutes of Natural Sciences)分子科學研究所(IMS)的知名化學家 Kenji Ohmori 博士帶領的研究團隊設計,於 8 月 24 日正式投入運作。

機器的量子處理器(QPU)由美國科羅拉多州量子科技公司 Infleqtion 提供。Infleqtion 亦是日本科學技術振興機構(JST)「Quantum Moonshot」計劃中唯一獲選的外國量子技術合作夥伴。該計劃由日本政府主導,目標是在 2050 年前開發出容錯通用量子電腦。

Infleqtion 技術總監 Pranav Gokhale 表示,這項里程碑標誌着日本量子發展進入了關鍵時刻,同時亦彰顯了 Infleqtion 在推進量產級量子平台方面所擔當的角色。據 Infleqption 透露,Shunkai 初期將以 50 個量子位元運行,其後隨着開發推進,擴展至約 500 個。中性原子量子電腦以單個原子作為量子資訊的基本單位,能夠在室溫下運作,毋須依賴龐大的冷凍系統。

中性原子量子電腦的技術優勢

研究人員可以利用經精確控制的激光束捕捉和操控原子,從而連接不同的量子位元,並因應特定演算法調整其佈局。由於中性原子能夠排列成大型陣列,同時維持對量子狀態的精確控制,業界普遍認為這項技術是邁向更大規模量子電腦的可行路徑,有助工程師在構建更多量子位元電腦的同時保留量子資訊。

Infleqtion 表示,其提供的 QPU 協助日本團隊由研究開發階段,邁向一個可投入運作的全棧計算平台。Gokhale 指出,旗下的量子處理器能夠提供下一代系統所需的可編程性、可擴展性以及保真度控制。與此同時,現階段的啟用並非 Shunkai 的終點。Ohmori Moonshot 項目的新階段已於 2026 年 4 月展開,將集中提升電腦的整合度、穩定性及可擴展性。

推動錯誤修正技術的計劃

研究人員的目標,是開發一台具備多達 10,000 個物理量子位元的高效能容錯中性原子量子電腦。Gokhale 在新聞稿中表示,將全棧量子系統投入實際運作,是邁向容錯量子運算的重要一步,同時亦是對中性原子架構的有力驗證。

然而,單靠擴大規模並不足以令 Shunkai 達致容錯。研究團隊同時計劃開發能夠偵測及修正量子運算過程中由噪聲及其他幹擾所引致錯誤的方案。量子系統對環境特別敏感,錯誤往往會在運算過程中累積。量子錯誤修正透過動用多個物理量子位元來保護運算所需的量子資訊,從而克服這個問題。此外,科學家預期項目研發的技術最終可供其他外部使用者採用,讓學術界及業界的研究人員得以開發應用方案,並提供平台供進一步研究量子錯誤修正。

Ohmori 表示,將 Shunkai 開放予外部研究人員及企業使用,有助推動錯誤修正技術及實用量子應用的發展,並為全球業界、學術界及政府帶來更廣泛的裨益。他總結稱,能夠在日本首度以這種前沿模式開發出全棧量子電腦,並正式投入運作,意義極為重大。研究團隊計劃將 Shunkai 與 IMS 現有的共用超級電腦設施整合,建立一個結合量子與 GPU 運算的混合計算中心。

Shunkai 對日本量子技術的影響

Shunkai 的啟用標誌著日本在量子計算領域的重要進展,尤其是在容錯量子電腦的研發上。中性原子量子電腦以其在室溫下運作的特性,使得量子計算的實用性大大提升。這不僅有助於日本政府的量子技術計劃,也可能促進全球量子研究的合作。開放 Shunkai 給外部研究人員,將進一步推動量子錯誤修正技術的發展,為學術界和業界提供更廣泛的應用機會,從而加速量子技術的商業化進程。

本文由 The Base Principle 編譯自以下英文報道,內容經翻譯及整理,事實與數據以原文為準。
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項目規格
量子位元數(啟動時)約 50
量子位元數(擴展目標)約 500
量子位元數(容錯目標)最多 10,000 個物理量子位元
量子處理器(QPU)供應商Infleqtion(科羅拉多州)
運作溫度室溫(無需大型冷凍系統)
設計團隊由 Kenji Ohmori 博士領導,隸屬日本分子科學研究所(IMS)
正式啟用日期8 月 24 日
新階段展開日期2026 年 4 月