量子科技，是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。北京作為我國科技基礎(chǔ)最為雄厚、創(chuàng)新資源最為集聚、創(chuàng)新主體最為活躍的區(qū)域之一，已成為我國量子領(lǐng)域創(chuàng)新的重要一極。

近日，北京商報記者在“新質(zhì)生產(chǎn)力看北京”主題活動中，走進北京量子信息科學(xué)研究院（以下簡稱“北京量子院”），深入了解量子信息的前沿發(fā)展，探究量子技術(shù)如何賦能各種產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

尺寸只有拇指大小

在北京量子院展廳內(nèi)，北京商報記者看到了科研團隊最新研制的微型芯片原子鐘，尺寸只有拇指大小。微型原子鐘以卓越的計時精度著稱，相較于傳統(tǒng)計時設(shè)備，其精度呈現(xiàn)出數(shù)量級上的優(yōu)勢，歷經(jīng)數(shù)十萬年的運轉(zhuǎn)，其與標(biāo)準(zhǔn)時間的偏差可能僅在數(shù)秒之內(nèi)，能夠為各類對時間精度要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場景，提供可靠的時間基準(zhǔn)。

在這方面，北京量子院無疑走在世界前沿。據(jù)北京量子院精密測量團隊副研究員魏小剛介紹稱，該產(chǎn)品是目前國際上綜合性能最佳的一款原子鐘，相比人們生活中用的石英晶振表，原子鐘運轉(zhuǎn)50萬年，誤差都不會超過一秒。而石英晶振表運行不到一天就會產(chǎn)生一秒誤差。北京量子院所研制的這枚原子鐘，穩(wěn)定性等指標(biāo)已超越美國同行。

也正是因為尺寸小巧，原子鐘可被制作成多種微型樣態(tài)，如芯片狀等，能夠便捷地集成于各類小型電子設(shè)備之中，既不會占據(jù)過多的空間，又能為設(shè)備賦予精準(zhǔn)的計時功能。例如，可被安裝于手機、平板電腦等移動終端設(shè)備，或是小型的航空航天設(shè)施，從而滿足這些設(shè)備對于精確時間的需求。

魏小剛介紹稱，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，發(fā)電、輸電、配電、故障監(jiān)測等全部活動，均依賴于系統(tǒng)內(nèi)部自動化設(shè)備的時間同步，如果時鐘出現(xiàn)錯誤，可能會導(dǎo)致大面積停電，而原子鐘能很好地解決這一問題。

無人駕駛技術(shù)也與原子鐘息息相關(guān)。魏小剛說，在“慣性導(dǎo)航”系統(tǒng)中，需要給車上的陀螺儀和加速度計提供極精確的時間頻率信號，才能使車輛在行進中對自身姿態(tài)和位置有準(zhǔn)確的認(rèn)知，從而進行精準(zhǔn)導(dǎo)航。

強大的研發(fā)力量

據(jù)介紹，北京量子院成立于2017年，是由北京市政府發(fā)起，聯(lián)合北京多家頂尖學(xué)術(shù)單位共同建設(shè)的新型研發(fā)機構(gòu)。

采訪中，北京量子院執(zhí)行院長常凱介紹稱，北京是全國量子科技研發(fā)人才最集中的區(qū)域，這些力量分散在各個大學(xué)、科研院所，量子院成立的初衷正是將這些力量集中起來，統(tǒng)籌科研力量推動我國量子科技發(fā)展，目前研究院已聚集了超300位全球量子領(lǐng)域的優(yōu)秀科研人才。

記者了解到，北京量子院整合了北京現(xiàn)有量子物態(tài)科學(xué)、量子通信、量子計算、量子材料與器件、量子精密測量等領(lǐng)域骨干力量，大力引進全球頂級人才，形成以國際一流科學(xué)家為核心的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、學(xué)科全面的研究梯隊。

同時北京量子院組建了一支由世界級水平工程師組成的技術(shù)保障團隊，建設(shè)頂級實驗支撐平臺，力爭在理論、材料、器件、通信、計算及精密測量等基礎(chǔ)研究方面取得世界級成果，并推動量子技術(shù)走向?qū)嵱没?、?guī)模化、產(chǎn)業(yè)化，不斷完善知識產(chǎn)權(quán)體系。

在今年的中關(guān)村論壇上，北京量子院的成果已經(jīng)大放異彩。北京量子院聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所、清華大學(xué)在2024中關(guān)村論壇年會開幕式上發(fā)布其最新成果“大規(guī)模量子云算力集群”。五臺百比特規(guī)模的新一代量子計算系統(tǒng)，通過與經(jīng)典計算融合，可以形成集群協(xié)同工作。

早在去年北京量子院就發(fā)布了Quafu（夸父）量子計算云平臺，上線了三枚超導(dǎo)量子計算芯片，分別有136、18和10個量子比特，用戶可以自主選擇合適的芯片運行量子計算任務(wù)。目前，平臺已執(zhí)行超300萬個任務(wù)。今年新上線的量子云可用物理比特數(shù)達到590個以上，平均兩比特門保真度達到97%以上，其中保真度最高的芯片達到了99%，綜合指標(biāo)進入國際前列。

放眼北京市未來量子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市科委、中關(guān)村管委會相關(guān)負責(zé)人表示，北京將充分發(fā)揮創(chuàng)新資源集聚優(yōu)勢，著眼量子領(lǐng)域全球創(chuàng)新前沿，瞄準(zhǔn)科技攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化、示范應(yīng)用、生態(tài)培育四大關(guān)鍵點發(fā)力，增強量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的體系化能力，推動北京率先建成國家量子科技與產(chǎn)業(yè)高地。

北京商報記者 王柱力