量子测控是什么？

　　导语
　　来到本源量子线下体验中心，很多参观者都会问：量子计算机到底长什么样？＂不好意思，尽管我们是全国第一个造出可商用量子计算机的团队，但也没办法回答你，未来量子计算机到底长啥样。＂通常我们会这样回答。
　　其实你们在体验中心通常看到的只是量子计算机原型机的一部分，稀释制冷机，量子计算机能正常工作，低温只是第一步，怎么对量子芯片进行控制，怎么对芯片进行处理和运算，才是量子计算的核心，也是量子计算过程中一项举足轻重的工作。这就需要用到一台量子测控一体机来实现。也就是说，未来的量子计算机长什么样，往往取决于测控系统的集成程度。
　　在一些特殊情况下，本源量子测控中心的工程师们是24小时工作的。比如2020年，在准备全国首台超导量子计算机——本源悟源上线的时候，这个团队连续一个月24小时轮班制。而他们长期在做的工作就是自主研发测控一体机所需要的各种零部件，最终构成一台可以交付给用户使用的量子计算机。
　　2018年，本源量子发布自主研发的第一代量子测控一体机，当时也是中国首台国产自主可控的测控一体机。目前，本源量子正在研制第三代测控一体，它的性能以及支持的量子比特位数将大幅提升。量子测控一体机是：控制、运算、处理量子芯片，为其提供良好的工作平台
　　全称为量子计算测控一体机，从外表看它像是一个金属机箱，内部却充满了玄机。 它为量子芯片提供一个良好的工作平台，让量子芯片可以保持高性能的工作。
　　那究竟一台测控一体机是如何控制量子芯片进行工作的呢？说这个话题时，我们就不得不谈一谈量子计算机工作的基本原理。
　　第一代测控一体机
　　量子芯片运用的是量子力学的原理，因此量子测控一体机也要用量子力学的性质去交互才能控制。 简单来说，测控一体机发出微波信号，经过测控线路的逐级衰减，到达量子芯片的微弱信号可以认为是特定能量的电子和光子，对芯片上的量子比特状态进行操控。这是一个编程的过程，在此过程中，编程后的信号会到达量子芯片上，形成一个量子逻辑门，这个量子逻辑门就是在量子计算机上运算的一个单元。这就是用测控一体机上的软件实现对信号的编程。之后，这个信号通过层层的线路传输到达量子芯片上完成运算过程，运算结果又通过线路回到量子测控一体机，被一体机接收，并通过软件技术解析，获得一个运算结果。这就是量子计算机运行的基本原理。  自主可控的意义是：我们是全世界最知道量子计算机需要什么部件的团队
　　2018年，本源量子发布了第一台量子测控一体机，这是全国首台自主研发的量子测控一体机。 但这台机器成本极高，造价不菲。那么本源量子为何要耗费大量人力、物力、财力去研发一台量子测控一体机呢？
　　第二代测控一体机
　　据团队负责人介绍，这是一台把本源量子计算团队所有想要的功能全都集成起来的一台机器。＂如果不做它，我们就要购买用各种商用的仪器去搭建一台我们想要的测控一体机，那样的话就会面临两难：一是每一台单个的商用仪器，我都可以找到比我们单个性能指标好得多强得多的，但是它们不能够组合工作。第二，商用仪器的售价特别高，但是90%的功能不是我们需要的。＂因此，全国第一台量子测控一体机也就应运而生了。 ＂我们是全世界最知道量子计算机需要什么部件的团队。＂
　　当然更重要的是，当本源量子的团队造出量子测控一体机的那一刻，也就意味着，中国人拥有自己自主可控的量子测控系统，在这个赛道上，我们未来不会受制于人。  测控一体机的未来是：请发挥你的想象
　　2018年本源自主研发的第一代量子测控一体机，可以测控8个比特的量子芯片，那时的一体机的外形犹如一个微波炉大小，上面有屏幕和一些操作旋钮。到了第二代，可以测控32个量子比特的量子芯片，它的体积也随之增大了数倍。这不禁让人联想到，当量子芯片达到100比特、1000比特甚至10000比特的时候，量子测控一体机会变成什么样子呢？
　　对此，本源量子测控部门的负责人表示，现在他们最需要做的事情就是集成，集成就意味着各种线路和通道越来越多，体积就会越来越大。＂其实随着测控一体机的体积越来越大，在工业上、视觉上都是很有质感和视觉冲击力的。可以试想一下，如果整个一面墙都是测控一体机的面板的话，那它将是一台多么强大的设备。＂测控一体机的背后是：辛勤耕耘为量子计算贡献力量的工程师
　　四个人一组对量子计算机进行拆装，更换零部件以及量子芯片。今天，他们要做的就是对24位量子比特的量子芯片进行调试。熟悉量子计算机的人一定都知道，量子芯片就位于稀释制冷机的最下端，那里的温度低至接近绝对零度——-273.14 。
　　写到这里，突然想起一个江淮晨报小记者问我的问题：＂叔叔（测控工程师）们在工作时是不是很冷呀？＂
　　我们也带着这位小朋友的问题特意请教了测控部门的专家。＂降温的时候是不允许有人在里面工作的。因为不止温度会降低，里面还需要抽真空。需要工程师进入工作的时候，我们需要先等温度上升到接近室外温度，然后破除真空状态，才能打开套筒供研究人员开展工作。＂所以，不用担心叔叔们会冻坏了。
　　稀释制冷机直观可见的是外面的套筒，但你可能不知道，这个套筒里里外外一共12层，每一层都很重。两名工程师需要合力用一个小型的叉车才能完成一次移动。套筒层层脱落之后，稀释制冷机内部的结构就一览无余了。细心的人会发现，稀释制冷机内部有很多分层，每一层都是一个温区，温度自上而下逐渐降低。而在每一层都分布着各种低温元器件，像滤波器，这些都是本源量子自主研发制造的硬件。这些低温元器件就可以在-273.14 的环境下正常运行，它们也同样适用于航空航天、深海领域。
　　正在对量子计算机工作的团队是本源测控部的硬件实施组，这个组的职责就是负责对这些硬件进行组装、实验、调试。完成一次量子计算机的调试、拆卸和安装，通常至少需要一到两天的时间，而他们则需要守着计算机，一次又一次地努力提升它的性能。他们的每一次努力，每一滴汗水，都是为国内量子计算机的工程化到产业化发展奠定坚实的基础。
　　作为国家的战略性新兴产业，合肥＂十二产业链＂量子信息产业链上的龙头企业，本源量子始终秉持＂为量子计算贡献中国力量＂，谱写中国量子计算的史诗。