2026年5月26日——在量子科学与技术领域的众多研究方向中，EPFL的研究人员在量子算法和理论量子计算方面处于领先地位，他们探索量子计算机如何超越经典系统及其局限性。

为了让研究人员能够直接在最先进的量子计算机上测试和优化理论，EPFL与量子计算领域的领导者Quantinuum签署了一项协议。该合作通过EPFL的SCITAS高性能计算（HPC）平台提供对Quantinuum硬件的云端访问。

“EPFL正在推动量子算法的边界，事实上它是瑞士第一所拥有直接云平台，将先进量子计算机集成到自身高性能计算基础设施中的大学，”基础科学学院教授、EPFL量子科学与工程中心（QSE）学术主任Vincenzo Savona解释道。

对最先进量子硬件的需求

开发、运营和维护最先进的量子硬件需要大量的资金投入。因此，即使是像EPFL这样的顶尖学术机构，也需要通过与Quantinuum等专业产业方的协议来访问这些设备。“几十年来，高性能经典计算只能通过远程访问大型计算机和数据中心实现，而在如今AI模型需要巨大计算能力的情况下更是如此，”Savona表示。

“Quantinuum的量子计算机是世界上最强大、最纯净、最先进的量子计算机之一，具有最低的退相干水平，因此最接近理想的量子计算行为，”Savona说。“它们对于我们的研究人员在量子算法和数字量子模拟等领域开展前沿项目是不可或缺的工具。”

“这使我们能够访问学术界目前可用的一些最佳量子硬件，为超越纯理论或小规模数值研究的实验打开了大门，”基础科学学院副教授、计算量子科学实验室（CQSL）负责人Giuseppe Carleo补充道。

追寻理查德·费曼的梦想

为了将Quantinuum量子计算机的访问引入EPFL，QSE中心与SCITAS合作，通过现有计算平台实现了对远程量子计算机的访问。

“这次合作很好地展示了SCITAS这样的平台（专注于提供稳健、可扩展的高性能计算服务）与QSE这样的中心（推动量子计算跨学科研究）之间的互补性，”SCITAS运营总监Gilles Fourestey表示。“将云端量子计算集成到SCITAS的HPC环境中，用户可以直接从熟悉的HPC界面访问远程量子系统，无需管理单独的工具或工作流。”

如今，云端量子计算机已成功集成到EPFL的HPC平台，科学家们已经能够提出需要量子计算机的研究项目，并追寻理查德·费曼利用复杂量子系统计算和模拟量子力学复杂性的梦想。

Carleo计划探索如何利用这一硬件对复杂多体系统进行量子模拟，高质量量子设备可能为此提供真正的新见解。基础科学学院助理教授、EPFL量子信息与计算组负责人Zoë Holmes将借此研究在量子计算机上运行某些计算的实际效用。

“量子硬件已经达到了能够执行至少难以实现、甚至可能无法经典模拟的计算的阶段，”她表示。“但尚不清楚它们能否用于有用的困难计算。这次硬件访问将为我们提供探索这一问题的途径。”

让量子计算向学生开放

QSE中心与EPFL量子科学与工程硕士项目的成员正在研究最佳模式，以便让学生也能使用这一资源，尤其是那些在校园内学习量子计算领域课题的学生。

“访问Quantinuum先进量子计算平台的机会，将为我们的QSE硕士生提供使用最先进量子硬件和软件工具的实践经验，”共同指导该硕士项目的IC教授Nicolas Macris表示。“随着技术快速发展，学生培养实践技能和探索真实量子工作流变得越来越重要。”

“EPFL之所以成为世界领先的核工程大学，是因为校园内拥有用于培训的核反应堆，”Savona补充道。“因此，为学生提供在真实量子计算机上训练的机会，将为量子计算带来同样水平的实际训练卓越性。”

Quantinuum的量子计算机如何工作？

量子计算机使用量子比特，这是经典比特的量子对应物：经典比特只能是0或1，而量子比特同时处于两种状态的叠加态。为了进行有用计算，量子比特还需要纠缠，这是一种特性，使它们的状态相互关联，因此对一个量子比特的操作会影响其他量子比特。

Quantinuum的量子计算机使用带电原子构成的离子阱。这些离子通过电磁力保持在芯片上方，并用激光控制。当需要纠缠时，它们会被移动以将特定量子比特靠近，然后再分离，从而实现精确操作和低错误率。