滑铁卢大学研究人员成立开放量子设计,推出开源全栈量子计算机平台

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滑铁卢大学理学院与量子计算研究所(IQC)的研究人员表示,为推动量子计算机发展及量子信息领域进步,他们选择以合作优先于竞争的方式推进研发,并通过非营利组织“开放量子设计”(Open Quantum Design,OQD)落实相关工作。OQD称其拥有全球首个开源全栈量子计算机。

OQD由滑铁卢大学物理与天文学系及IQC的教员Crystal Senko、Rajibul Islam和Roger Melko于2024年共同创立,首席执行官为Greg Dick(理学学士,1993年毕业)。团队称,该平台旨在改变量子研究成果的共享方式,为下一代量子科学家提供更开放的参与渠道,并为新的量子初创企业创造条件。

Senko表示,OQD提供一个可共享的平台,参与团队可以贡献其愿意公开的内容;作为非营利组织,OQD能够在不受商业压力影响的情况下,以更透明的方式展示真实进展。

在技术层面,OQD的全栈覆盖硬件、运行其上的电子与计算层,以及开源软件。其量子计算机采用离子阱技术,即在真空中隔离带电原子(离子),并通过激光与电磁场进行操控。该隔离环境使原子能够作为量子比特(qubit),通过精确控制的相互作用实现信息的存储与处理。Senko称,离子阱量子计算社区长期以来有共享设计与知识的传统,OQD在此基础上进一步扩展。

OQD目前拥有30多名软件贡献者和数十名实验室合作者,参与者包括滑铁卢大学本科生、合作教育学生、研究生及博士后研究人员。项目建立在IQC过去八年的计算硬件开发基础之上;Senko与Islam在IQC构建的离子阱量子计算机已成为OQD开源技术栈的一部分。

在合作模式上,OQD不面向个人用户,而是招募机构合作伙伴。该组织已与滑铁卢大学、Haiqu、Unitary基金会以及量子硬件公司Xanadu签署合作协议。OQD表示,合作伙伴可全面访问其技术栈,并参与OQD的指导活动。

研究人员指出,尽管量子力学已有百年历史,量子计算仍处于早期阶段。IQC研究人员正在构建并运行多种量子计算路径的实验,包括基于离子阱的量子计算机、超导量子比特计算机、以光子作为量子比特的光子量子计算机,以及通过操控电子、原子核和量子点磁性来存储与处理信息的自旋量子设备。Senko表示,研究不同计算方法十分重要,不同平台的见解常会相互启发;若要全面理解量子计算机的潜力,也需要持续投入各类技术路线。

除推动技术进展外,OQD还将自身定位为培养量子行业人才、促进量子信息科学与技术其他领域发展的平台。Senko称,通过开放对量子计算机的访问权限,平台可帮助软件开发者与理论研究人员测试算法,从而缓解阻碍进展的瓶颈;真实硬件的可用性对量子算法的开发与测试至关重要,开放访问有助于扩大参与范围,使社区在共享基础上更快推进,而非从零开始。

OQD表示,随着量子计算机与量子信息科学的发展,该组织希望在学术实验室与初创企业之外提供“第三条路径”,以共享进步与开放访问为优先,推动领域加速发展。Senko称,这一运作模式强调开放与协作,体现了团队希望推进技术研发的方式,并希望帮助更广泛的社区更快前进。


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