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3月28日，启科量子宣布在离子陷阱量子计算机工程研发方面取得重大技术进展，并发布了中国第一具有自主知识产权的产品ARTIQ架构量子测控系统(QuSoil)。

开放市场定制的第一批产品包括：逻辑门指令编译模块FPGA中央处理模块、下功能组件(数字脉冲I/O模块和数字频率合成模块)。AbaQ(天算一号)百比特离子陷阱量子计算机的集成整合必将大大加快启科JauchQuartz代理量子计算机的工程化和商业化进程。

启科量子还宣布，数字模拟转换模块、模拟数字转换模块、任何波形模块、微波信号模块、射频功率放大模块、芯片陷阱接口模块等组件也进入工程定型阶段，将于年底开放市场定制。

量子计算作为打破摩尔定律、实现计算能力指数增长的新兴技术，正成为世界主要国家竞争的焦点。量子比特是量子计算机的基本信息单元，经典光电控制系统是连接真实经典信息系统和量子比特系统的界面，量子比特在经典光电控制系统的后端工作，双方的关系就像航空发动机和飞行控制系统，引导前者的方向，护送。以光电测控为核心的量子测控系统是量子计算机的核心设备之一，是量子计算处理器稳定运行的重要保证。

在许多实现量子测控系统的方案中，ARTIQ (Advanced Real-Time Infrastructure for Quantum physics，先进的量子物理实时基础设施)脱颖而出，可用于量子信息实验的前沿控制和数据采集系统。ARTIQ该架构是世界上最先进、应用最广泛的量子测控系统，已部署在杜克、马里兰、MIT、在著名大学和量子物理研究机构的实验室中，牛津和哈佛，也在美国Sandia作为量子测控系统的基本架构，国家实验室。

ARTIQ系统最初是由的NIST(美国国家标准与技术研究院)Ion Storage由著名原子物理学家、2012年诺贝尔物理学奖得主(离子存储)研究组开发的Dave Wineland领导。他在原子物理研究中的一系列科学成就包括：使用离子陷阱准确测量电子自旋g因子（诺贝尔奖），第一次实现激光多普勒冷却，第一次使用离子陷阱CNOT逻辑门。利用ARTIQ架构，NIST量子物理研究小组不仅控制了世界上最准确的原子钟，而且保持了世界上最高量子体积(Quantum Volume)(>量子计算机运行100万)。

启科量子通过此次发布ARTIQ通用量子计算机测控系统提出了五个基本标准(即五大挑战):

● 能够以极其生成至少100量级的数字和模拟信号，并确保相位相关性；

● 量子纠错方案中的测量和控制可以通过非常低的反应延迟来完成；

● 能够处理结构复杂的量子逻辑门协议，实现一般量子算法；

● 能满足灵活部署和可编程的需要，适应不断改进的实验硬件；

● 为了适应分布式和多平台环境，可以满足硬件、驱动程序和数据分析软件的多样性需求。

研发高效、稳定、易控、可靠的量子计算测控系统是应对这五大挑战的必然选择。目前，离子陷阱、中性原子、超导、半导体等多流派并行发展。然而，大多数测控系统只能应用单一技术，无法实现跨境研发，这显然会延长科研时间，增加成本投资。因此，研发一般平台框架是业界关注的焦点之一。ARTIQ测控系统是目前唯一有望建立通用平台框架的系统。

ARTIQ目前，以开源为解决方案提供给全球研究界GitHub上由M-Labs、QUARTIQ、NIST维护等组织。世界各地的100多个实验室都被采用了ARTIQ作为他们的控制系统。ARTIQ测控系统不仅用于离子陷阱、里德堡原子等原子量子计算机，还迅速扩展到超导量子、硅基量子点等量子计算机系统，以及冷原量子陀螺、重力梯度仪、量子磁力仪等量子传感系统。

业内普遍认为ARTIQ该架构将成为下一代量子网络基本物理测控系统的重要候选人，集通信、计算和传感于一体。但是目前ARTIQ硬件市场供应由M-Labs和QUARTIQ垄断，国内企业在相关知识产权和作权方面仍存在差距。未来，量子计算的国际合作将严重阻碍国内机构的利用ARTIQ量子测控系统的架构开发。

2017年，启科量子首席科学家、中山大学罗乐教授发起并组织了亚太地区第一次监禁量子系统会议ARTIQ以开源架构为基础，开发具有完全自主知识产权的国产量子测控系统。会议被邀请M-Labs首席执行官Sebastien Bourdeauducq对ARTIQ深入介绍了架构。此后，中山大学、清华大学、中国科技大学、中国科学院精密测量学院、南方科技大学、国防科技大学、北航仪器等单位采用ARTIQ作为量子测控系统，架构。

QuSoil又称量子土，由启科量子开发ARTIQ启科量子首先应用于正在开发的架构量子测控系统AbaQ百比特离子陷阱通用量子计算机将连接到科学研发QuRoot离子陷阱量子计算机中的所有光电设备(量子根茎:通用量子服务驱动库)。建立该系统的目的是打破外国公司的垄断，开发中国独立知识产权的量子控制系统。简单来说，QuSoil与ARTIQ结构之间的关系就像银河麒麟与银河麒麟的关系Linux操作系统。

QuSoil该设计具有高度的可移植性、多系统兼容性和升级扩展性，保证了非实时设备运行时系统的稳定性。QuSoil人机交互界面为实验、设备、参数和结果提供了图形用户界面、实验调度系统和数据库。Python、Migen、MiSoC/mor1kx、LLVM 和 Llvmlite。逻辑门指令编译模块，FPGA中央处理模块和下同时，中央处理模块和下功能组件三个测控模块确保了各司其职，构建了高可靠性、高效率、高速度的测控系统。同时，QuSoil与国外公司相比，同等技术参数硬件的预估价格也将大大降低。

假如说离子陷阱芯片是量子计算机的大脑QuSoil这是量子计算机的神经。对于过去和今天的量子计算机研发来说，芯片和测控系统主要在美国处于领先地位，相当于把自己的大脑和神经交给别人，这无疑是一件非常致命的事情，所以QuSoil肩负着启科量子研发过程中极其重要的使命。

启科量子与中山大学联合攻关QuSoil该系统能够满足自身、高校和科研机构对量子计算的研发需求，标志着国内企业已经掌握了基于量子计算的研发需求ARTIQ量子测控架构的核心知识产权填补了国内ARTIQ测控系统的技术和产品空白。QuSoil该系统为中国自主可控量子计算机测控系统注入了强心剂，大大提高了中国量子企业在国际市场竞争中的话语权。启科QuSoil测控系统的商业化将极大地促进国内相关领域量子技术的研发，特别是对国防军事和国家安全领域量子测控技术的需求具有重要的战略意义。

目前，QuSoil测控系统包括逻辑门指令编译模块，FPGA三个模块：中央处理模块和下功能组件QuSoil系统框架构图。

QuSoil系统框架构图

模块1：逻辑门指令编译模块

逻辑门指令编译模块ARTIQ测控系统的主控中心相当于测控系统的大脑。测控系统能否有序高效地运行，完全取决于逻辑门指令编译是否合理准确。逻辑门指令编译模块的功能不仅包括量子计算机底部硬件的控制，还包括与应用算法层的连接，因此逻辑门指令编译模块可以满足不同操作对象的使用需求。量子实验者的需求点是灵活配置底部硬件的信号和时间顺序，以满足其对实验的需求；量子程序员对硬件的底部逻辑不感兴趣，需要提前配置底部硬件参数，直接通过特殊方式API进行调用。

逻辑门指令编译模块的完全独立和可控的研发使启克量子能够根据用户的需要进行定制的设计和配置。同时，启克量子实现了逻辑门指令编译模块底部硬件参数的迭代优化，确保了硬件功能需求的持续发展。

模块二：FPGA中央处理模块

FPGA中央处理模块是逻辑门指令编译模块和下功能组件之间的桥梁。其主要功能是读取逻辑门指令编译模块传输的硬件时间序列信号并识别，然后根据时间序列的严格处理要求，在特定时间控制多个功能板卡输出电信号。FPGA支持中央处理模块DRTIO(Distributed Real Time Input/Output，该协议保证了逻辑门指令编译模块之间的分布式实时输入/输出协议ns同步精度(纳秒)级，让多个FPGA根据需要，中央处理模块联合工作和下级功能组件可以随意增减。这是启科量子的选择FPGA作为测控系统硬件指挥中心的主要原因。

在实际应用中，FPGA中央处理模块可以为R&D客户提供更多的选择，如开发具有特殊功能的下功能板卡，客户可以通过与启科量子的合作，将板卡定制化为实验控制系统。

模块3:下功能组件数字脉冲I/O数字频率合成模块

下功能组件的主要功能是接受FPGA中央处理模块的控制指令，并输出特定类型的电信号。测控系统作为测控系统的底层硬件，需要不同的功能，数字脉冲是离子陷阱量子计算机中需要实现的功能I/O模块”(TTL)、数字频率合成模块(DDS)、模拟数字转换模块(ADC)、数字模拟转换模块(DAC)、GHz级微波源模块，任意波形发生模块(AWG)、射频功率放大模块

在本次发布的下位功能组件中，DDS其信号质量将直接影响量子逻辑门的操作。TTL板卡的主要功能是实现快速通断操作，方便实验者在短时间内进行数千次实验。同时，量子比特相关时间有限，所有逻辑门操作都需要在短时间内快速完成，从而实现快速通断操作TTL它是不可或缺的。此外，TTL可用作探测量子比特状态的输入端口。

未来，启科量子将陆续发布下级功能组件的板卡化和集成ADC、DAC、微波源、AWG等待硬件。下功能组件的日益完善，将为启科量子分布式离子陷阱量子计算机的研发打下坚实的基础。