量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。北京作为我国科技基础最为雄厚、创新资源最为集聚、创新主体最为活跃的区域之一,已成为我国量子领域创新的重要一极。
在“新质生产力看北京”主题活动中,记者走进北京量子信息科学研究院(以下简称“北京量子院”),深入了解量子信息的前沿发展,探究量子技术如何赋能各种产业生态。
在北京量子院展厅内,记者看到了科研团队最新研制的微型芯片原子钟,尺寸只有拇指大小。这种微型原子钟以卓越的计时精度著称,相较于传统计时设备,其精度呈现出数量级上的优势。历经数十万年的运转,其与标准时间的偏差可能仅在数秒之内,能够为各类对时间精度要求严苛的应用场景提供可靠的时间基准。据北京量子院精密测量团队副研究员魏小刚介绍,该产品是目前国际上综合性能最佳的一款原子钟,相比石英晶振表,原子钟运转50万年,误差都不会超过一秒。而石英晶振表运行不到一天就会产生一秒误差。北京量子院所研制的这枚原子钟,稳定性等指标已超越美国同行。
由于尺寸小巧,这种原子钟可以被制作成多种微型样态,如芯片状,便捷地集成于各类小型电子设备之中,既不会占据过多的空间,又能为设备赋予精准的计时功能。例如,它可以安装于手机、平板电脑等移动终端设备,或是小型的航空航天设施,从而满足这些设备对于精确时间的需求。
在现代电力系统中,发电、输电、配电、故障监测等全部活动均依赖于系统内部自动化设备的时间同步。如果时钟出现错误,可能会导致大面积停电,而原子钟能很好地解决这一问题。无人驾驶技术也与原子钟息息相关。在“惯性导航”系统中,需要给车上的陀螺仪和加速度计提供极精确的时间频率信号,才能使车辆在行进中对自身姿态和位置有准确的认知,从而进行精准导航。
北京量子院成立于2017年,由北京市政府发起,联合北京多家顶尖学术单位共同建设。北京量子院执行院长常凯表示,北京是全国量子科技研发人才最集中的区域,这些力量分散在各个大学、科研院所。量子院成立的初衷正是将这些力量集中起来,统筹科研力量推动我国量子科技发展。目前,研究院已聚集了超300位全球量子领域的优秀科研人才。
北京量子院整合了北京现有量子物态科学、量子通信、量子计算、量子材料与器件、量子精密测量等领域骨干力量,大力引进全球顶级人才,形成以国际一流科学家为核心的结构稳定、学科全面的研究梯队。同时,北京量子院组建了一支由世界级水平工程师组成的技术保障团队,建设顶级实验支撑平台,力争在理论、材料、器件、通信、计算及精密测量等基础研究方面取得世界级成果,并推动量子技术走向实用化、规模化、产业化,不断完善知识产权体系。
在今年的中关村论坛上,北京量子院发布了“大规模量子云算力集群”,展示了5台百比特规模的新一代量子计算系统,通过与经典计算融合,可以形成集群协同工作。早在去年,北京量子院就发布了Quafu(夸父)量子计算云平台,上线了3枚超导量子计算芯片,分别有136、18和10个量子比特,用户可以自主选择合适的芯片运行量子计算任务。目前,平台已执行超300万个任务。今年新上线的量子云可用物理比特数达到590个以上,平均两比特门保真度达到97%以上,其中保真度最高的芯片达到了99%,综合指标进入国际前列。
未来,北京将充分发挥创新资源集聚优势,着眼量子领域全球创新前沿,瞄准科技攻关、成果转化、示范应用、生态培育四大关键点发力,增强量子技术产业发展的体系化能力,推动北京率先建成国家量子科技与产业高地。
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