安徽省量子计算芯片重点实验室传出重要科研进展:本源量子携手中国科学技术大学、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院等团队,在"本源悟空"超导量子计算机上成功开发出面向桶式量子随机存储器(QRAM)的相干量子路由系统。这项突破性成果解决了QRAM规模化扩展的核心难题,相关研究论文已发表于国际权威物理期刊《物理评论X》。
在量子计算架构中,QRAM承担着类似传统计算机数据中心的职能,是实现量子搜索、机器学习等关键算法的基础模块。其核心组件量子路由器如同智能交通枢纽,需要根据量子地址指令将数据精准送达目标存储单元。但传统技术路线存在致命缺陷:随着路由网络规模扩大,每新增一个节点都需要通过大量标准量子门逐级分解指令,导致线路深度呈指数级增长,量子态误差随之累积,最终制约了QRAM的扩展能力。
研究团队创新性地提出基于辅助能级的量子路由方案,通过利用超导量子比特的特殊能级结构,将复杂的受控交换操作转化为由少量双比特跃迁门构成的浅层线路。这种设计如同在拥堵的数据通道上方架设专用高架桥,使量子信息能够绕过冗余处理节点直接抵达目的地。实验数据显示,在"本源悟空"量子计算机上构建的三节点量子路由网络中,单个路由器的信息传输效率达到98%,两层网络整体效率仍保持93%的高水平。
在随机访问测试中,该系统展现出卓越的量子态保持能力:单个路由器的操作保真度达94.8%,两层网络平均保真度为82.4%。这些数据证实,新方案不仅能实现量子地址控制的相干可逆路由,更具备向千量子比特级网络扩展的潜力。研究团队特别指出,这种基于硬件特性的优化路径,相比传统软件修正方案可降低60%以上的运算资源消耗。
这项突破标志着我国量子计算研究进入新阶段,从单点性能优化转向复杂量子功能模块的工程化验证。通过深度融合量子芯片设计与线路架构,研究团队开辟了量子计算系统优化的新维度,为构建实用化量子计算机提供了关键技术支撑。特别在超导量子计算领域,该成果为解决量子纠错、算法编译等核心挑战提供了新的解决思路。











