量子技术背景
EBC技术中心

探索量子计算 核心技术

深入了解量子计算的科学原理与EBC自主研发的全栈技术体系,从量子芯片到量子软件, 我们用硬核技术推动量子计算从实验室走向产业应用。

什么是量子计算

量子计算利用量子力学原理进行信息处理,拥有经典计算机无法比拟的并行计算能力

量子比特:量子计算的基本单元

经典计算机使用比特(bit)作为信息基本单位,每个比特只能处于0或1两种状态之一。而量子计算机使用量子比特(qubit), 由于量子叠加特性,一个量子比特可以同时处于0和1的叠加态,N个量子比特可以同时表示2^N种状态。

除了叠加性,量子比特还具有量子纠缠特性——两个或多个量子比特可以处于纠缠态,无论相隔多远,一个量子比特的状态变化 会瞬间影响另一个的状态。正是这些神奇的量子特性,赋予了量子计算机强大的并行计算能力,能够解决经典计算机无法处理的复杂问题。

叠加

量子比特同时处于多个状态,实现并行计算

纠缠

量子比特间的强关联,实现信息的非局域关联

干涉

量子态的相长/相消干涉,放大正确计算结果

不可克隆

未知量子态无法精确复制,保障量子通信安全

量子比特示意图

量子硬件技术

EBC自主研发从量子芯片到整机系统的完整硬件体系,掌握核心技术知识产权

核心组件

超导量子芯片

量子芯片是量子计算机的"大脑",EBC采用超导技术路线,使用铝/约瑟夫森结结构在硅片上制备量子比特, 在接近绝对零度(-273.15℃)的极低温环境下工作。

我们最新一代"伏羲"芯片采用先进的3D封装和倒装焊技术,集成128个高保真度量子比特, 比特相干时间超过100微秒,双比特门保真度达到99.5%以上,关键性能指标达到国际先进水平。

  • 自主设计的Transmon量子比特结构
  • 多层布线与3D集成工艺
  • 可调耦合器设计,减少串扰
  • 片上集成读出谐振腔与控制线
  • 可扩展至512/1024比特架构
量子芯片
稀释制冷机
极低温系统

稀释制冷机

超导量子计算机必须在mK级(毫开尔文,比外太空还冷)的极低温环境下才能工作, 稀释制冷机就是量子计算机的"恒温箱",为量子芯片提供稳定的极低温工作环境。

EBC自主研发的"玄冰"系列稀释制冷机,无液氦设计,最低温度可达8mK, 制冷功率和温度稳定性达到国际同类产品水平,为大规模量子比特系统提供可靠的低温环境保障。

  • 无液氦闭环制冷,运行成本低
  • 最低温度≤8mK,长期稳定运行≤10mK
  • 大冷盘空间,支持上千量子比特扩展
  • 多级减振设计,降低环境噪声干扰
  • 智能温控与远程监控系统
操控系统

量子测控系统

量子测控系统是量子计算机的"操控中枢",负责生成精密的微波脉冲控制量子比特状态, 并读取量子比特的计算结果,其精度直接决定了量子门操作的保真度。

EBC自主研发的"灵犀"系列量子测控系统,集成任意波形发生器、数据采集卡、同步时钟模块, 支持最多256通道同步输出,时序精度达到亚纳秒级,可满足百到千量级量子比特的测控需求。

  • 高密度集成,单台设备支持64通道
  • 1GS/s采样率,16bit分辨率
  • 皮秒级系统同步精度
  • 实时量子反馈控制功能
  • 开放API,支持自定义测控流程
量子测控系统

量子软件全栈

从底层硬件驱动到上层应用框架,EBC提供完整易用的量子软件工具链

应用层

量子化学模拟
金融优化
量子机器学习
密码安全

算法库层

QML量子机器学习库
QChem量子化学库
QOpt组合优化库
QFIn金融工具库

框架层

QPilot SDK
量子编程开发框架
QCircuit
量子线路设计工具
QSim
高性能量子模拟器

编译层

QCompiler
量子程序编译器,线路优化与映射
QError
量子纠错与错误缓解模块

硬件驱动层

QDriver 硬件驱动
测控设备驱动、硬件抽象、实时控制系统

QPilot 量子编程SDK

QPilot是EBC推出的开源量子编程开发框架,提供Python/C++接口,支持量子线路构建、 量子算法开发、模拟运行与真实硬件提交。兼容QASM、OpenQASM等国际标准, 开发者可以快速上手量子编程。

# 量子纠缠示例代码
import qpilot as qp

# 创建2比特量子线路
circ = qp.Circuit(2, 2)
circ.h(0)      # Hadamard门
circ.cx(0, 1)  # CNOT门
circ.measure([0,1], [0,1])

# 在模拟器上运行
sim = qp.Simulator()
result = sim.run(circ, shots=1000)
print(result.get_counts())
下载QPilot SDK

EBC量子云平台

EBC量子云平台提供在线量子编程环境,用户无需部署本地环境,通过浏览器即可 访问我们的量子计算机和高性能模拟器。支持Jupyter Notebook交互式编程, 提供丰富的教程和示例,是学习量子计算、验证量子算法的理想平台。

  • 免费访问超导量子真机与32比特模拟器
  • 在线Jupyter编程环境,无需安装
  • 丰富的教程、案例与算法库
  • 支持团队协作与项目管理
访问量子云平台

量子算法与应用

量子算法是量子计算发挥威力的核心,我们在多个领域开发了具有实用价值的量子算法

量子化学模拟

利用量子比特模拟分子和材料的电子结构,精确计算分子能量、反应路径, 加速新药研发、新材料设计,解决经典计算机无法精确模拟的大分子体系问题。

典型应用:药物分子筛选、催化剂设计、新能源材料开发

组合优化

针对旅行商问题、调度问题、投资组合优化等NP难问题, 量子近似优化算法(QAOA)、变分量子算法(VQE)可以提供更快的求解速度, 在复杂约束条件下寻找最优解。

典型应用:物流路径规划、生产调度、交通优化、投资组合

量子机器学习

将量子计算与机器学习结合,利用量子特征映射、量子神经网络, 在高维数据处理、模式识别、生成式模型等方面展现优势, 大幅提升模型训练速度和精度。

典型应用:图像识别、自然语言处理、异常检测、推荐系统

量子搜索

Grover搜索算法可以在无序数据库中以O(√N)的时间复杂度找到目标, 相比经典算法的O(N)实现平方级加速,可应用于密码破译、数据挖掘、 图论问题求解等领域。

典型应用:密码分析、大数据检索、哈希碰撞寻找

量子密码

基于量子力学原理的量子密钥分发(QKD)可以实现理论上无条件安全的通信, 任何窃听行为都会被通信双方察觉。同时我们也在研究抗量子密码算法, 应对未来量子计算机对现有密码体系的威胁。

典型应用:政务保密通信、金融数据安全、关键基础设施防护

量子金融

量子算法可以高效解决金融领域的期权定价、风险度量、信用评分等复杂计算问题, 特别是蒙特卡洛模拟的量子加速,能够在风险分析和衍生品定价中实现数量级的速度提升。

典型应用:期权定价、风险价值计算、欺诈检测、高频交易

技术发展路线图

EBC量子科技将分三个阶段实现通用容错量子计算,持续推动量子计算技术进步

第一阶段:NISQ时代(2023-2027)

实现百到千量级含噪声中等规模量子(NISQ)器件,发展噪声适应型量子算法, 在特定问题上展现量子优势,探索量子计算在各行业的初步应用。

  • ✓ 2026年:128比特伏羲-Q128发布
  • ○ 2027年:512比特量子处理器,双比特门保真度>99.8%
  • ○ 面向特定领域的量子优势应用落地
1
NISQ量子计算机
容错量子计算
2

第二阶段:早期容错(2028-2032)

实现逻辑量子比特,突破量子纠错关键技术,构建具有容错能力的量子计算系统, 能够可靠运行复杂量子算法,在更多实用问题上实现量子优势。

  • ○ 实现表面码纠错,逻辑量子比特错误率<10^-6
  • ○ 万级物理比特集成,数百逻辑量子比特
  • ○ 量子计算在药物研发、材料设计等领域产生商业价值

第三阶段:通用量子计算(2033+)

实现大规模容错通用量子计算机,百万级物理比特、数千逻辑量子比特, 能够运行任意量子算法,全面解决经典计算机无法处理的复杂问题, 推动各行业发生革命性变革。

  • ○ 百万级物理比特,数千逻辑量子比特
  • ○ 全纠错通用量子计算系统
  • ○ 量子计算广泛应用于各行各业,改变世界
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通用量子计算机

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