2026年6月3日——费米实验室开发出了量子仪器控制工具包（QICK），这是一种紧凑、可定制且经济高效的量子读出与控制方案，供科学家使用。量子计算软件公司Harmoniqs则开发了Piccolo.jl，这是一款量子控制与校准软件包。目前，双方的开发者正在将这两者集成，以实现精确、可重复的量子比特控制，从而在更短时间内取得更优结果。

构建可运行的大规模量子计算机，不仅是追求更快的处理速度，更在于解决复杂问题，从而推动创新并造福社会。为了实现这一光明前景，研究人员必须掌握精确控制大量相互连接的量子比特（量子计算中的基本信息单元）的能力，以最大化其性能。

凭借数十年来为粒子物理实验开发微电子和软件的经验，美国能源部费米国家加速器实验室的工程师们于2020年开始开发一款名为QICK的量子研究工具。QICK由开源软件、射频电子器件和商用硬件组成，是一个可定制的系统，用于控制量子比特，并测量和读取其量子状态。因此，它在优化量子比特性能方面扮演着重要角色。它能够精确同步用于控制量子比特的短能量脉冲（称为脉冲），这一已得到验证的能力使其成为扩展量子计算机规模的关键变革者。

目前，全球已有超过500名科学家在使用QICK，其开发者正通过与能源部国家实验室、学术界及产业界的合作，持续增强和扩展其功能。

通过此类合作，费米实验室正与产业伙伴Harmoniqs合作，将该公司名为Piccolo.jl的开源量子优化软件与QICK整合，以在更大规模上实现精确的量子比特控制。

将两者集成后，Piccolo.jl软件的用户可以测试脉冲优化——这是一种量子计算技术，能够精确控制用于操控量子比特并定义其基本操作的电磁或微波信号的形状、频率、幅度和相位。这种集成使得QICK用户无需进行原本所需的手动设置，便能使用Piccolo的算法。

Piccolo.jl能够以比标准优化软件更精细的粒度优化脉冲形状，它借鉴了机器人和航空航天领域中成熟的算法，为量子硬件控制带来了稳定性和严谨性。它可以进行微调，从而为特定用例确定最佳的脉冲形状。

费米实验室QICK开发团队的首席软件开发者及核心成员Sho Uemura表示：“我们很高兴能与Harmoniqs合作。随着我们将QICK扩展以控制更多数量的量子比特，我们将利用Piccolo.jl来优化控制脉冲，同时兼顾量子比特动态特性与QICK硬件。将两者结合有助于更快地获得更优的最终结果，所需的试验测量更少，测试不同参数组合的工作量更小，获得结果的时间也更短。”

重要的是，这两个系统都是开源的，这体现了粒子物理学中常见的合作精神。它们面向公众开放，成本效益高，并且可供用户自行定制和扩展。

Harmoniqs首席技术官Jack Champagne表示：“Piccolo.jl为研究人员开辟了一条通往高级脉冲优化的开放路径。当与QICK集成后，它展示了当开源基础与特定用途的商业软件结合时所能实现的潜力。QICK为用户提供了发送脉冲的硬件，Piccolo.jl则为他们提供了在设计这些脉冲时考虑到硬件精确度的工具。我们期待在每一个依赖QICK的平台上都提供这种完整的能力。”

随着QICK和Piccolo.jl这类工具的协同工作，研究人员正在简化精确量子控制策略的开发和部署方式。这种合作降低了实验门槛，加速了向更大规模、更可靠量子系统迈进的进程，使实用量子计算的愿景离现实更近一步。