一、所属领域

量子计算领域，潜在应用领域包括量子优化、量子模拟等领域。

二、项目介绍

1. 痛点问题

量子计算机是基于量子力学原理的通用计算设备，其基础逻辑单元是遵守量子力学原理的量子比特。基于其并行计算的特性，量子计算机在解决某些特定问题时相对于经典计算机具有指数级的加速，在未来的基础科学研究、量子通讯及密码学、人工智能、金融市场模拟、气候变化预测、药物模拟、新材料发现等需要强大算力的领域中具有广泛的应用前景。目前国际上已出现众多的量子计算商业项目，例如美国的IonQ、霍尼韦尔、谷歌、IBM、亚马逊、微软等，以及国内的腾讯、阿里巴巴、百度、华为、字节跳动等公司。

目前有若干种物理平台有望实现大规模量子计算，其中离子阱量子计算平台在衡量量子计算性能的各项指标方面表现优异，是最有可能实现量子计算机的平台之一。应用于离子阱量子计算机的量子计算寻址装置是离子阱量子计算机必不可少的部件。量子计算寻址装置的功能是利用操控激光对任意空间位置、任意数量的量子比特的状态进行实时操控。

2. 解决方案

本成果的量子计算寻址装置提出了一种全新的结构来实现量子比特的寻址，该系统采用两个寻址单元协同操作以实现一维量子比特寻址操控。而利用多个寻址单元及相应的控制手段可实现二维与三维量子比特寻址操控。本发明增加了寻址操控系统的信道容量，可实现离子型量子计算机内任意量子比特进行寻址操控并消除了寻址操控系统引入的误差；可实现对量子计算机上任意量子比特进行任意比特量子逻辑门操作；可根据离子量子比特在空间分布及量子态来优化寻址系统并动态反馈，可灵活实现复杂的量子算法及量子纠错。

3. 竞争优势分析

目前市场上的量子计算寻址装置需要每一个寻址装置对应一个量子比特，其缺点是寻址装置系统复杂度随量子比特数量增加而增长，它要求每一个通道需要配备单独的信号源和放大器等电学设备。并且，目前市场上的量子计算寻址装置只能应用于一维量子比特阵列，无法实现二维、乃至三维量子比特阵列的寻址。本成果提出的寻址装置则具有以下优点：系统复杂度低（从而成本更低）；能实现对一维、二维和三维量子比特阵列的寻址，从而有利于对量子计算机的规模进行扩展。

4. 市场应用前景

依托于量子计算机的广阔应用前景，未来国内市场和国际市场量子计算可能都会有大的发展，量子计算寻址装置是量子计算机的重要部件之一，未来的市场规模会扩张发展。目前国内无同类产品面世；在国际上，主要竞争对手包括美国的IONQ公司与霍尼韦尔公司。依托于量子计算服务的广阔前景，本项目量子计算寻址装置的发展速度和盈利前景可观。

5. 发展规划

预计2-3年内在量子计算领域实现可操控量子比特数目的大幅增长。

6. 知识产权情况

已申请1项发明专利。

三、合作需求

寻求量子计算方向的企业开展业务合作。

四、团队介绍

项目团队来自于清华大学交叉信息研究院量子信息中心，团队在量子计算领域积累了丰富的研究经验，在顶级学术期刊上发表多篇论文，获得了多项国家发明专利。

五、联系方式

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn

成果编号：2021161

注：所有成果发布内容未经授权，请勿转载！

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