鸿海研究院（Hon Hai Research Institute）与法国硅基量子计算先驱Quobly共同宣布，正式发布双方共同开发的开源数值工具箱。该工具箱专为量子相位估计（Quantum Phase Estimation, QPE）算法设计，QPE是容错量子计算的基石，在量子化学与材料科学领域具有极为关键的应用价值。

在未来的容错量子计算机上，量子相位估计算法（QPE）是计算分子系统“基态能量”的核心算法。尽管其理论特性与渐近成本标度（Asymptotic cost scalings）已有完善的研究基础，但由于在传统计算机上模拟超出玩具模型（Toy models）的QPE难度极高，导致实际中的资源估算与性能权衡（Performance trade-offs）仍有待深入探索。

此次发布的工具箱旨在弥补这一差距。它为研究人员提供了一个实用环境，使其能够深入探究量子相位估计（QPE）的实现方式及其对资源需求的影响，并重点关注算法构建模块（Building blocks）以及实际执行时的各项约束条件。

从理论迈向实践：全面探索QPE工作流程

这套QPE工具箱（QPE Toolbox）的设计初衷，是让量子算法从业者能够通过动手实践，对整个QPE工作流程（从化学预处理到相位估计）建立数值层面的直观理解。该工具箱设定的计算范围，既能挑战传统模拟的极限，又能在计算时间上保持可处理性。

基于先进的张量网络（Tensor Network）技术，该工具箱可帮助用户：

1. 使用DMRG（密度矩阵重整化群）与矩阵乘积态（MPS）准备具有物理意义的初始状态。
2. 通过Trotter化的乘积公式（Product Formula），或采用基于区块编码（Block-encoding）的量子比特化（Qubitization）方法，将分子哈密顿量编码到量子电路中。
3. 将教科书上的标准QPE与单辅助量子比特的稳健相位估计（Robust Phase Estimation, RPE）进行对比。
4. 无需实际运行电路，即可预先分析电路深度、门数量（Gate counts）及误差来源。

该工具箱基于开源的quimb函数库构建，可与PySCF等标准量子化学工具对接，确保与现有的研究工作流程无缝兼容。首发版本定位为教育与探索性框架，旨在帮助研究人员建立对QPE及其变体在实际应用中的直观。

模块化工具：支持现实场景的数值实验

QPE工具箱并非试图模拟当下传统计算仍无法企及的早期容错量子计算机，而是专注于在传统计算可及的范围内，开展具有实践性和可解释性的数值实验。通过这一平台，研究者能够深入探究算法选择、初始化保真度以及哈密顿量编码策略。

该工具箱支持的典型应用案例（包括但不限于）：

1. 完整电路执行：约10-20个量子位，电路规模涵盖1000至100000个门电路。
2. 基态准备：针对约20–30个量子比特的系统。
3. 哈密顿量编码：针对约20–30个量子比特的系统。

执行效率：上述作业通常在标准笔记本电脑上几小时内即可完成。

这些功能使研究人员能够深入研究精确度、电路深度和资源需求之间的权衡，进而对QPE构建模块的行为建立实际见解。因此，该工具箱主要作为教学与探索平台，帮助弥合理论提案与具体实施限制之间的差距。

开放协作与持续演进

QPE工具箱以开源形式发布，并期待随着社区反馈持续演进。未来开发计划将包括变分电路合成、压缩费米子编码（Compressed fermionic encodings）以及更大规模的张量网络模拟。

GitHub下载网址：https://github.com/quobly-sw/qpe-toolbox

工具箱内附有相关文件和示例工作流程，以协助研究人员探索QPE流程的各个组件。

Quobly量子算法科学家蒂博·卢韦（Thibaud Louvet）表示：“我们的目标是为QPE提供一个实用的数值试验场，帮助研究人员摆脱纯理论的成本模型，为容错量子算法培养出更具现实感的直觉。”

鸿海研究院量子计算研究所所长谢明修表示：“通过结合尖端量子算法与先进的张量网络技术，该工具箱为研究人员提供了一个结构化环境，使他们能够更精准地理解未来量子应用在实际层面的需求。”

这套由双方共同开发的软件现已开放供学术界与研究人员免费使用。此次合作反映了鸿海研究院与Quobly的共同承诺：推动算法与硬件的协同设计（Co-design），并加速迈向实用化容错量子计算的进程。

关于鸿海研究院

鸿海研究院（Hon Hai Research Institute）成立于2020年，隶属于鸿海科技集团（Hon Hai Technology Group），下设五个研究所及一间实验室。各研究单位均配备高科技研究专业人才，专注于未来三至七年的前瞻技术研究，以强化鸿海的长期技术与产品创新动能，支持集团向“智慧导向”转型，并提升鸿海“3+3＋3”运营策略的竞争力。

关于Quobly

Quobly是量子微电子领域的先驱，致力于利用已验证的半导体制造工艺开发“硅基量子芯片”。公司于2022年在法国格勒诺布尔（Grenoble）成立，以世界级研究机构CEA-Leti与法国国家科学研究中心（CNRS）长达15年以上的合作研究为基础，融合了量子物理与微电子领域的专业知识。

Quobly的联合创始人包括：量子物理学博士莫德·维内（Maud Vinet，发表过300多篇论文并拥有70多项专利）以及半导体量子工程领军专家特里斯坦·默尼耶（Tristan Meunier，师从诺贝尔奖得主塞尔日·阿罗什（Serge Haroche））。Quobly旨在将科学与产业串联起来，使量子计算具备可扩展性和可制造性。

该公司与意法半导体（STMicroelectronics）建立了战略合作伙伴关系，以加速其硅量子芯片的工业化进程。2023年，Quobly筹集了1900万欧元，创下欧洲量子硬件初创公司种子轮最高融资纪录；随后于2025年又获得2100万欧元资金，用于推进其Q100T计划，这是迈向容错量子计算（Fault-tolerant quantum computing）的关键一步。Quobly目前在法国、新加坡和加拿大设有办事处。