“一站式”量子計算實驗平臺

底層操作全面開放，實驗現(xiàn)象直觀可見

      量子計算的快速發(fā)展，帶動了對量子人才的極大需求，同時也刺激了量子教育市場在過去幾年的蓬勃發(fā)展。面對人才師資短缺、教具設(shè)備昂貴、體積龐大且維護成本高等現(xiàn)狀，許多高校和相關(guān)機構(gòu)，都對理想的量子計算教具和教案，提出了更多期待。

      面向量子教育市場，量旋科技在2020年發(fā)布了全球首款能夠放置于桌面的核磁量子計算機——“雙子座”，隨后又陸續(xù)推出體積更為小巧便攜的——“雙子座Mini”、“三角座Mini”和“雙子座MiniPro”。通過對核磁共振技術(shù)的探索式創(chuàng)新，我們將量子計算的功能，集成在類似迷你打印機大小的輕巧機身內(nèi)，真正讓量子計算機做到了“觸手可及”。

      憑借體積小、重量輕、免維護、易操作等優(yōu)點，小型化量子計算機系列產(chǎn)品，能夠為老師和科研工作者提供便捷的量子計算教學(xué)和演示的解決方案，一經(jīng)推出便迅速收獲了行業(yè)用戶的青睞，持續(xù)拓展到全球五大洲30多個國家和地區(qū)。

      隨著需求的深入，許多用戶不僅希望有一套適用于課堂環(huán)境的教學(xué)設(shè)備，同時還對設(shè)備的操作性和交互性有了更高的要求。

“一站式”量子計算實驗平臺

底層操作全面開放，實驗現(xiàn)象直觀可見

      為了讓用戶在實驗學(xué)習(xí)中有更加開放的操作交互體驗，量旋科技打造了專注于實驗教學(xué)場景的量子計算平臺——“雙子座Lab”。

      通過將量子計算的全過程，設(shè)計成“一站式”的開放交互體驗，“雙子座Lab”能夠讓用戶通過真實參與實驗底層操作的每個步驟，真正體驗從認識量子系統(tǒng)、測量量子系統(tǒng)，到控制量子系統(tǒng)、實現(xiàn)量子計算任務(wù)的完整過程。

用戶可以通過自定義操作

設(shè)計實現(xiàn)初態(tài)制備和量子邏輯門的底層脈沖

      舉例來說，核磁量子計算機的基本原理，是以樣品試劑中原子核的自旋屬性，作為量子比特的載體來完成量子態(tài)的制備，并利用射頻脈沖信號的發(fā)射，操縱和讀取量子比特狀態(tài)，進而完成相關(guān)的量子計算任務(wù)。

      過往，這個過程更像是一個“黑盒子”：用戶只能通過有限的量子線路設(shè)計、在操作界面上看到計算任務(wù)的最終結(jié)果，而無法觀測像量子態(tài)創(chuàng)建和量子比特操控等完整量子計算實驗的全過程。

      不同于以往其他真機教學(xué)產(chǎn)品和模擬器教學(xué)產(chǎn)品，“雙子座Lab”采用全新的敞開式機箱設(shè)計，用戶可以直觀看到實驗樣品、磁體模塊、勻場控制模塊、射頻控制模塊、主控模塊等重要內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以讓學(xué)生們在真實的實踐中，了解量子計算相關(guān)的知識和原理，而不是像過去要依靠想象來理解那些抽象的概念。

      通過“雙子座Lab”，用戶可以直接操作控制射頻脈沖的強度和頻率，并通過可視化的界面，觀測樣本中原子核的狀態(tài)及處于量子態(tài)的程度，測試如何操縱量子比特來執(zhí)行計算任務(wù)，從而幫助學(xué)生更直觀深入地了解量子計算的基本原理、技術(shù)和應(yīng)用。

用戶可以通過可視化界面

觀測理解量子比特的物理圖像

全棧式大學(xué)實驗課程解決方案

教師開箱即用，學(xué)生開箱即學(xué)

      作為一款更加專注實驗場景的核磁量子計算平臺，“雙子座Lab”特別針對大學(xué)實驗教學(xué)模式的要求進行設(shè)計，涵蓋了明確的實驗?zāi)康摹�實驗步驟和實驗現(xiàn)象，能夠直接適配物理實驗、現(xiàn)代物理實驗、研究型物理實驗等現(xiàn)有的高校實驗課程，真正做到“教師開箱即用，學(xué)生開箱即學(xué)”。

通過配置全棧式的量子計算實驗課程解決方案，“雙子座Lab”能夠針對不同階段教學(xué)的需求，提供多樣的實驗課類型。

      例如“雙子座Lab”內(nèi)置的“量子計算原理實驗”，是一個從觀測物理現(xiàn)象、測量量子參數(shù)，到調(diào)控量子系統(tǒng)、實現(xiàn)量子計算任務(wù)的系統(tǒng)實驗課程，包括了核磁共振現(xiàn)象與信號、拉比振蕩、量子比特、量子退相干、量子控制、量子系統(tǒng)初始化、量子邏輯門與量子線路、量子態(tài)重構(gòu)、驗證貝爾不等式9個原理遞進、邏輯連貫的子實驗，讓零基礎(chǔ)學(xué)生得以從底層的原理開始逐步實踐量子計算的過程。

      而對于更高水平的需求，“雙子座Lab”還可以針對具體的應(yīng)用問題，通過圖形化編程和量子編程語言，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)Shor和Grover等多種經(jīng)典量子算法，并在量子系統(tǒng)中從物理底層進行實驗驗證；或者通過更換實驗樣品、搭配外圍儀器設(shè)備、設(shè)計脈沖波形、互動實驗等方式，學(xué)習(xí)量子模擬、量子精密測量、量子通訊、自旋磁共振、脈沖調(diào)控技術(shù)等多種量子技術(shù)。

      此外，除了教學(xué)型實驗之外，“雙子座Lab”還能針對研究型實驗，提供例如量子優(yōu)化算法、量子模擬、優(yōu)化控制等多種半開放式探究性課題實驗，亦可作為量子信息的科研實驗平臺。

      值得一提的是，針對這些豐富的實驗內(nèi)容，“雙子座Lab”內(nèi)置了系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)，并附帶理論知識內(nèi)容和實驗步驟指引，用戶可根據(jù)課程需求以及時間要求，對實驗操作進行選擇，優(yōu)化了“教”的成本，促進了“學(xué)”的效果。

      從四年前第一臺桌面型核磁量子計算機——“雙子座”的問世，到兩年前第一臺便攜式核磁量子計算機“雙子座Mini”和相關(guān)系列產(chǎn)品，量旋科技始終堅持“以用戶為中心”的導(dǎo)向，從場景和需求出發(fā)、不斷通過用戶的反饋來優(yōu)化打磨產(chǎn)品。我們希望，“雙子座Lab”的到來，能夠為量子計算實驗教學(xué)開啟新的篇章。未來，量旋科技也將不斷升級迭代產(chǎn)品，提供更加完善、高效、易用的量子計算教學(xué)工具，為更多院校的量子計算人才培育貢獻力量，助力量子計算的普惠化。

關(guān)于量旋科技

      量旋科技成立于2018年，是一家致力于量子計算產(chǎn)業(yè)化和普惠化的一站式解決方案服務(wù)商，在技術(shù)研發(fā)和商業(yè)落地“雙輪驅(qū)動”的戰(zhàn)略下，依托超導(dǎo)量子計算機、核磁量子計算機、量子計算云平臺和應(yīng)用軟件進行產(chǎn)業(yè)布局，賦能科研教學(xué)、藥物研發(fā)、金融科技、人工智能等諸多前沿領(lǐng)域，跟合作伙伴共建場景化解決方案，使量子計算走進千行百業(yè)，成為真正的生產(chǎn)力工具。