2026年8月27日——日本自然科学研究机构（NINS）旗下分子科学研究所（IMS）于8月24日宣布，由Kenji Ohmori教授领导的研究团队开发的日本首台中性原子全栈量子计算机“Shunkai”现已投入运行。

目前，全球正在研发多种不同形态的量子计算机。不过，它们在实际应用中仍面临一些需要攻克的课题，例如可扩展性以及计算过程中的纠错问题。

由于中性原子量子计算有望解决上述课题，这一突破性的新方法正在全球产业界、学术界和政策制定者中迅速受到关注。中性原子量子计算使用单个原子作为量子比特，具有以下突出特点：

- 可在室温下运行，无需制冷机。
- 在计算过程中通过移动原子（量子比特），可以在任意量子比特之间建立量子纠缠，而量子纠缠正是量子加速的源泉。
- 可针对每种算法灵活优化量子比特的排列方式。
- 量子比特的数量比较容易扩展。
- 量子信息在每一个量子比特中都具有较长的寿命。

在IMS，Ohmori教授担任中性原子量子计算技术研发团队的项目负责人，负责“基于动态原子阵列的大规模、高相干性、容错量子计算机”项目。该项目是在日本内阁府和JST的“Moonshot”研发计划目标6（“实现容错通用量子计算机”）下推进的。该团队以开发实用型量子计算机为目标，成功研制出日本首台中性原子全栈量子计算机“Shunkai”。

全栈系统是指集成了多个层（栈）的系统，这些层负责将用户输入转换为驱动信号，从而使计算设备最终能够执行计算并输出计算结果。个人计算机和超级计算机都是全栈系统的实例。在“Shunkai”内部，原子量子比特通过“光镊”被捕获在阵列中；光镊是利用物镜将激光进行强聚焦而产生的。量子计算通过用微波或激光照射原子来执行；计算结果则通过相机采集每个原子发出的荧光来读取。IMS在这台全栈量子计算机的开发中发挥了主导作用，并依托“Ohmori Moonshot”项目中紧密的产学研合作推进了这项工作——其中软件栈由日立制作所（Hitachi, Ltd.）负责，量子处理单元（QPU）栈由Infleqtion, Inc.负责。

“Shunkai”初期将使用约50个量子比特，并将规模扩展至约500个量子比特。该系统将部分向外部用户开放，以支持量子纠错（*4）的应用开发、演示和改善。此外，IMS还计划与Ohmori教授担任创始人兼首席顾问的Yaqumo Inc.开展合作，推动量子计算机的社会化应用与进一步发展。

未来展望

在2026年4月刚刚启动的“Ohmori Moonshot”项目第二阶段——“基于中性原子的容错量子计算机”中，团队将运行这台全栈量子计算机，以提高和改进集成与控制技术，围绕容错性和更大规模对系统进行优化，并支持长时间、高稳定性、高精度的量子计算。到第二阶段结束时的2031年3月，按计划将实现一台拥有1万个物理量子比特并具备量子错误检测与纠正能力的大规模、高性能容错中性原子量子计算机，对外开放使用。

分子科学研究所Kenji Ohmori教授寄语：“中性原子量子计算机作为一种有望突破已先期发展的超导技术局限的新技术，最近在全球迅速受到关注。能够在这一前沿领域开发出日本首台全栈量子计算机并投入运行，我认为意义极为重大。我们预计，外部用户对‘Shunkai’全栈设备的使用——比如理论和软件研究者开发纠错技术、产业研究者探索实际应用——将在全球产业界、学术界和政府等各个领域产生波及效应。此外，‘Shunkai’还有望与IMS现有的共用超级计算机设施整合，发展成为量子-GPU混合计算中心。”