量子计算机的超导芯片:开启量子计算时代的核心动力

2025.07.17 · 技术博客 超导芯片量子芯片

在量子计算这一前沿科技领域,超导芯片作为量子计算机的 “大脑”,正以其独特的物理特性和强大的计算潜力,引领着计算技术的革命性突破。量旋科技推出的 “少微” 系列超导量子芯片,凭借卓越的性能和创新设计,成为该领域的佼佼者。超导芯片

 

超导量子芯片的核心原理:微观世界的量子魔法

 

超导量子芯片的运作依赖于奇妙的量子力学原理,其核心是超导量子比特。这些量子比特以约瑟夫森结为核心构建超导量子线路,本质上是一种非线性 LC 谐振电路。由于其展现出的宏观量子效应,超导量子比特也被形象地称为 “人造原子”—— 它的最低两个非线性能级,恰好可以用作量子计算中的 | 0 > 态和 | 1 > 态,为量子信息的存储和处理提供了物理基础。

与传统计算机的二进制比特不同,量子比特能够同时处于多个状态的叠加态,这使得量子计算机在特定问题上的计算能力远超经典计算机。而超导量子芯片正是通过精确控制这些量子比特的状态,实现复杂的量子计算操作。

 

少微超导量子芯片的性能优势:从设计到量产的全面突破

 

超导量子芯片

量旋科技的 “少微” 超导量子芯片在设计和制造上实现了多项关键突破,展现出卓越的性能优势。

在结构设计上,该芯片采用 1 维链或 2 维链拓扑结构,能够在 20mK 的极低温环境下稳定工作。这种设计带来了高 Qi 值、长比特寿命和高稳定性等特点 —— 量子比特可以在更长时间内保持其量子态,为更多计算操作提供了可能,从根本上提高了量子计算的可靠性和准确性。

性能参数方面,“少微” 系列表现亮眼。其退相干时间 T1 可达 100 微秒以上,单比特门保真度超过 99.9%,双比特门保真度超过 99%。这些指标意味着量子操作的精度极高,能够有效减少计算错误。同时,芯片的比特最大频率在 4.0-6.0 GHz 之间,读出腔频率为 6.0-8.0 GHz,耦合强度达 10-20MHz,采用电容耦合方式,为高效的量子信息传递提供了保障。

量产能力是 “少微” 芯片的另一大亮点。依托量旋科技自主投资建设的专用量子芯片生产线,实现了标准化的设计仿真、制造和封装测试流程,不仅能够独立控制产品品质和工艺流程,避免交叉污染风险,还确保了高性能超导量子芯片的稳定量产,为量子计算的规模化应用奠定了基础。

 

多样化配置与广泛应用:满足不同场景的需求

 

“少微” 系列超导量子芯片提供了多样化的配置选择,包括 C2、C5、C10、C20 等型号,分别对应 2 比特、5 比特、10 比特和 20 比特的量子计算单元,能够满足不同应用场景和预算需求。

2 比特和 5 比特的 QPU(量子处理单元)主要用于量子计算的验证性工作,如基础量子计算研究、量子计算概念验证、低温系统验证等场景,为科研人员提供了可靠的实验平台。

而 10 比特和 20 比特的 QPU 则具备更强大的计算能力,可应用于更广泛、更复杂的科研和商业领域。例如在量子化学研究中,能够模拟分子的量子行为,加速新药物和新材料的研发;在材料学领域,可用于量子模拟,探索新型材料的特性;在金融科技领域,有望为复杂的风险评估和优化问题提供高效解决方案。

 

从封装到服务:全方位保障芯片的可用性

 

为了让用户更便捷地使用超导量子芯片,量旋科技在封装和服务上做足了功夫。

“少微” 芯片采用自研封装模块完整封装,无需额外操作即可直接在各类型实验环境中安装应用,具有高度灵活性和良好的热接触性能。每枚芯片出厂时都附带完整的测试报告,包含谐振腔频率、比特频率、退相干时间等关键性能指标的测试结果,确保了产品的可靠性。

此外,量旋科技还提供专业的一对一技术支持服务,包括产品定制、代工、代设计、系统方案定制指导、专业安装和培训以及快速响应的技术支持等,为用户提供从芯片使用到系统搭建的全流程保障。

 

超导量子芯片的未来:迈向更强大的量子计算

 

随着技术的不断进步,超导量子芯片正朝着更高比特数、更长退相干时间、更高保真度的方向发展。量旋科技凭借自主建设的专用量子芯片生产线,在产品品质和工艺流程上实现了独立控制,为超导量子芯片的持续创新和规模化应用奠定了坚实基础。

“少微” 系列超导量子芯片的推出,不仅展现了我国在量子计算领域的技术实力,也为全球量子计算研究和应用提供了高性能的硬件支持。相信在不久的将来,随着超导量子芯片技术的进一步成熟,量子计算机将在更多领域发挥不可替代的作用,开启一个全新的计算时代。