電子發燒友網報道（文 / 吳子鵬）日前，我國第四代自主量子計算測控系統 “本源天機 4.0” 正式發布，這一成果標志著我國量子計算產業在工程化生產能力上實現了里程碑式突破。該系統由本源量子計算科技（合肥）股份有限公司研發，安徽省量子計算工程研究中心參與支持，是繼 “本源天機 3.0” 成功應用于第三代超導量子計算機 “本源悟空” 后的重大升級，為百比特級量子計算機的量產奠定了核心基礎。

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支持 500 + 量子比特的 “本源天機 4.0”?

“本源天機 4.0” 在硬件性能和軟件生態方面均實現了顯著提升。該系統支持 500 + 量子比特的并行操控，與前代系統相比，擴展性提升 50%，硬件集成度提高 3 倍，穩定性增強 3 倍。量子比特數量是衡量量子計算技術發展的核心指標之一，其提升不僅體現了技術性能的突破，更對量子計算的實際應用和產業變革具有戰略性價值。
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量子計算的核心優勢源于量子比特的疊加和糾纏特性，這使其能夠實現并行計算。每增加一個量子比特，量子計算機的狀態空間便以 2 的 n 次方（n 為量子比特數）的速度增長。例如，“本源天機 4.0” 支持的 500 量子比特的狀態空間遠超宇宙中原子的數量，理論上可同時處理 2 的 500 次方種計算路徑，這遠遠超過了經典計算機的線性處理能力。
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安徽省量子計算工程研究中心副主任、“本源天機” 研制團隊負責人孔偉成介紹，團隊自主研發的系列底層軟硬件架構，進一步強化了對量子芯片的高效控制與精準讀取，能夠大幅縮短量子計算機的研發與交付時間。?
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“本源天機 4.0” 還實現了軟件生態的協同升級，系統額外搭載了四大核心軟件：?
·Naga&Venus：作為服務端管理軟件，可實現多用戶、多任務的資源調度與監控；?
·Monster：超導量子比特底層操控服務軟件，支持脈沖序列的快速生成與優化；?
·Visage：全界面調控分析軟件，能夠實時監測量子比特的 “生命體征”（如頻率、相位、弛豫時間等），并通過機器學習算法自動校準參數；?
·Storm：操作系統連接軟件，可無縫對接量子計算機操作系統，支持多語言開發環境（如 Q#、Cirq）。
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其中，全界面量子芯片調控分析應用軟件 Visage，將顛覆超導量子芯片調試的傳統模式。本源量子首席科學家郭國平指出，工程化生產能力的提升意味著量子計算機的研發周期有望縮短 60%，這對于搶占全球量子計算制高點至關重要，同時交付效率也將顯著提升。
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除了性能的增強，“本源天機 4.0” 還將進一步拓展國產量子計算測控系統及量子計算機的應用邊界。前代系統 “本源天機 3.0” 已支撐 “本源悟空” 量子計算機為全球 139 個國家和地區的用戶提供了超 2600 萬人次服務，完成 38 萬余個計算任務，應用領域覆蓋金融、生物醫藥、流體動力學等。目前，“本源天機 4.0” 正支撐中國下一代自主量子計算機的研發，目標直指千比特級量子芯片的量產。
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全球量子計算競賽愈演愈烈?

當前，全球量子計算競賽呈現出技術路線多元化、國家戰略密集部署、產業應用加速落地的白熱化態勢。這場競賽不僅關乎技術突破，更涉及國家科技主權、產業鏈主導權和未來產業制高點的爭奪。
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從進展來看，中美日目前處于引領全球量子計算發展的位置，國內 “本源天機 4.0” 的發布是一個新的里程碑。美國企業 IBM 和谷歌在量子計算領域也進展迅速。在 2023 年 IBM 量子峰會上，IBM Quantum Heron 作為 IBM 迄今為止性能最佳的量子處理器發布，擁有 133 量子位，其全新架構顯著降低了錯誤率。根據 IBM 的產品路線圖，到 2033 年，以量子為中心的超級計算機將包含 1000 個邏輯量子比特，屆時將全面釋放量子計算的潛力。?
谷歌于 2024 年 12 月推出的 105 量子比特 “Willow” 芯片實現了 “低于閾值” 的量子糾錯，解決了近 30 年的技術瓶頸。具體而言，Willow 超導量子計算芯片中的量子比特錯誤率得到明顯抑制，其中單量子比特門的平均錯誤率僅有 0.035%，雙量子比特門的平均錯誤率也只有 0.33%。這意味著這款全新的量子計算芯片特別適合用于 “量子糾錯”，并且有望實現大規模擴展，走向實際應用。

日本方面，日本富士通公司和理化學研究所于今年 4 月聯合發布了 256 量子比特的超導量子計算機，量子比特數是上一代機型的 4 倍，可使利用該計算機的平臺計算能力提升至原先的 4 倍。據介紹，團隊使用可擴展的三維連接結構，以 4 個量子比特為一個基本單元，在不改變量子比特設計和布局的基礎上實現了量子比特數的高效擴展。這項研究成果計劃在 2025 財年通過 “富士通混合量子計算平臺” 向全球用戶開放。
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目前，全球量子計算競賽已從技術研發階段進入工程化量產與場景化應用的關鍵階段。中美在超導和光量子領域形成雙極競爭，歐盟、日本、加拿大在細分領域持續取得突破。不過，目前各個國家和地區的量子計算研究仍然處于前期探索階段，還需要在糾錯與穩定性、能耗與成本等方面繼續優化。
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結語?

作為我國量子計算工程化進程中的關鍵一躍，“本源天機 4.0” 的發布不僅標志著國產測控系統從技術驗證走向規模應用的質變，更以 500 + 量子比特的操控能力，為千比特級量子芯片量產拉開了序幕。在全球量子計算從實驗室走向產業化的關鍵轉折點上，中國憑借自主可控的底層軟硬件架構，正與美日等技術強國形成多元技術路線競逐的格局。隨著工程化能力的持續突破與應用場景的深度挖掘，這場始于技術競賽的全球量子革命，終將在算力范式的重構中，為人類破解復雜系統難題開啟全新維度。