解码未来,探索核磁量子计算机

2025.03.26 · 技术博客

在量子计算的赛道上,核磁量子计算机凭借独特的技术路径与显著优势,成为科研与教育领域的重要力量。它基于核磁共振(NMR)技术,巧妙利用原子核自旋状态进行量子计算。原理上,通过精准的射频脉冲,调控核自旋进入神奇的量子叠加态 ,再借助 J 耦合效应,如同搭建积木一般完成复杂的量子逻辑门操作。

 

一、核磁量子计算机:量子计算的先锋技术

 

作为全球最早实现实用化的量子计算技术之一,核磁量子计算机有着诸多令人瞩目的亮点。它打破了对极端环境的依赖,能够在室温下稳定运行,这意味着无需投入高昂成本维持极低温或真空环境,维护成本直降 60%,极大降低了使用门槛。其操控精度之高也令人赞叹,单比特门保真度高达 99.9%,能实现极其精准的量子计算。此外,它还拥有较长的相干时间,T2 相干时间可达 400ms,为复杂算法的演示提供了充足的时间窗口。

 

因此,核磁量子计算机逐渐成为量子教育普及和基础科学研究不可或缺的工具。如今,全球范围内超过300家科研机构,如清华大学、中科院等顶尖学术单位,都在借助它开展前沿的量子模拟与算法验证工作 ,不断拓展人类对量子世界的认知边界。

 

而在量子教育与科研的舞台上,量旋双子座 Lab 堪称一颗璀璨新星,为量子计算的普及与探索提供了前所未有的便利。这台适用于教育场景精心打造的1 - 3 比特桌面型核磁量子计算机,融合了前沿科技与人性化设计,成为众多高校与科研机构的得力助手。

 

 

二、量旋双子座 Lab:量子计算实验平台

 

从硬件层面看,量旋双子座 Lab 身形小巧,机身尺寸仅为 259×396×427mm ,重量约 18.5kg,宛如一个精致的 “量子宝盒”,轻松融入各类教学与科研环境。别看它个头不大,内部却集成了永磁体与射频系统等关键组件,麻雀虽小,五脏俱全。永磁体构建出稳定的磁场环境,为量子比特的稳定运行筑牢根基;射频系统则像一位灵动的指挥家,精准调控着量子比特的状态转换,确保计算过程的高效与准确。

 

性能方面,量旋双子座 Lab 表现同样出色。T1 相干时间长达~10s,这意味着量子比特能在较长时间内维持量子态,为复杂量子算法的演示与验证争取了充裕时间;最佳门保真度达到 0.995,超高的保真度有效降低了计算误差,保障计算结果的可靠性。谱线分辨率低至 32Hz ,使得实验人员能够捕捉到量子态变化的细微信号,为量子特性的研究提供了有力支持。

 

 

在物理操控和算法应用上,量旋双子座 Lab为用户提供了高自由度且精确可靠的真实量子计算体验。用户可以控制真实 的量子系统从物理底层实现计算任务或者基础研究;也可以调用上层的量子逻辑门和线路对量子算法进行学习或者研究。

 

 

不仅如此,在拓展和实践上,量旋双子座Lab基于核磁共振原理,具备高度开放的脉冲编辑和自旋动力学控制的能力。基于该设备的特点,用户不仅可以研究量子计算,还能进行例如量子调控技术、量子精密测量、量子通信、量子模拟等多种量子信息技术的原理实现以及技术探究。

 

 

三、教育与科研的双重赋能

 

量旋双子座 Lab 的应用领域十分广泛,为教育与科研事业带来了显著变革。

 

高校通用实验教学

 

量旋双子座 Lab将前沿的量子科学变为可观测、可操作的教学实验,使其从科研领域走向高校的实验课堂。可开展核磁 共振、量子计算、量子精密测量、量子通信等多种教学实 验,配套符合高校教学模式的实验手册,为通用实教学提供丰富选择和完整解决方案。

 

量子教育

 

量旋双子座 Lab可以作为全栈式教学设备,助力量子信息专业的人才培养。教学内容涵盖量子计算的底层测控操作、量子算法 、量子模拟、量子编程语言等所有相关知识内容,适用于理论、实验、开放式课题探究等多种教学场景。

 

科研

 

量旋双子座 Lab可作为高自由度的量子实验平台,进行量子计算或者量子调控的基础研究;亦可作为样品可更换的核磁共 振波谱仪使用。实验流程可用代码控制,支持脉冲文件写入以及数据导出。

 

科普

 

在科普教育普及方面,量旋双子座 Lab 同样发挥着重要作用。其内置的互动实验模块,以趣味化、可视化的方式呈现量子知识。

 

四、量旋科技:推动量子普惠化的探路者

 

在量子计算的宏大版图中,量旋科技无疑是一位坚定的探索者与开拓者,自 2018 年成立以来,始终致力于量子计算的产业化与普惠化,在技术研发和 商业落地“双轮驱动”的战略下,依托教育级量子计算机、产业级量子计算机、量子计算云平台和应用软件进行 产业布局,赋能科研教学、药物研发、金融科技、人工智能等诸多前沿领域,跟合作伙伴共建场景化解决方案,使量子计算走进千行百业,成为真正的生产力工具。