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量子计算系统知识库 - 硬件手册索引

索引版本: 1.0 最后更新: 2026-01-12 维护者: 系统架构组

使用说明

本文档收录量子计算硬件的技术规格手册，提供可验证的性能参数和系统指标。

引用格式：在文档中使用 [[ID_Year_Company_Model]] 引用

重要提示：硬件参数随时间更新，请注意手册的版本号和发布日期。

1. 超导量子处理器

[HP_2024_IBM_Eagle]

标题：IBM Quantum Processor Eagle - 技术规格手册 Title: IBM Quantum System One with Eagle Processor - Technical Specifications 公司: IBM Quantum 产品型号: IBM Eagle 127-qubit processor 版本: Rev. 3.0 发布日期: 2024-06 URL: https://www.ibm.com/quantum/hardware/egypt PDF: https://www.ibm.com/quantum/hardware/egypt/specs.pdf 标签: 超导, Transmon, 127量子比特, 重六边形拓扑, L1-基础设施, L2-物理比特 关键参数: - 量子比特数: 127个物理量子比特 - 量子比特类型: Transmon - 门保真度: F₁q = 0.9996, F₂q = 0.991 (2024年数据) - 相干时间: T₁ ≈ 120 μs, T₂ ≈ 80 μs - 工作温度: 15 mK - 控制频率: 4.8-5.2 GHz - 拓扑结构: 重六边形（heavy-hex） - 门时间: t₁q ≈ 35 ns, t₂q ≈ 220 ns 备注: 数据来源于IBM Quantum Experience公开文档，重六边形拓扑减少连接需求

[HP_2024_Google_Sycamore]

标题：Google Sycamore量子处理器技术规格 Title: Google Sycamore Quantum Processor - Technical Specifications 公司: Google Quantum AI 产品型号: Sycamore (最新版本) 版本: Rev. 2.1 发布日期: 2024-03 URL: https://quantumai.google/hardware 标签: 超导, Transmon, 72量子比特, 二维阵列, L1-基础设施, L2-物理比特 关键参数: - 量子比特数: 72个物理量子比特 - 量子比特类型: Transmon - 门保真度: F₁q = 0.999, F₂q = 0.990 - 相干时间: T₁ ≈ 30 μs, T₂ ≈ 20 μs - 工作温度: 20 mK - 拓扑结构: 二维阵列（8×9，移除4个） - 门时间: t₁q ≈ 25 ns, t₂q ≈ 40 ns - 单比特门: 电子学控制 - 两比特门: iSWAP-like 门 备注: 用于量子优势实验的处理器，持续更新中

[HP_2024_Rigetti_Aspen]

标题：Rigetti Aspen系列处理器规格 Title: Rigetti Computing Aspen-M Series - Technical Specifications 公司: Rigetti Computing 产品型号: Aspen-M (80+ 量子比特) 版本: Rev. 1.5 发布日期: 2024-05 URL: https://www.rigetti.com/quantum-processors 标签: 超导, Transmon, 80量子比特, 可变耦合, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 80个（可变） - 量子比特类型: Transmon with tunable coupler - 门保真度: F₁q = 0.998, F₂q = 0.985 - 相干时间: T₁ ≈ 50 μs, T₂ ≈ 40 μs - 工作温度: 10 mK - 拓扑结构: 可重构耦合 - 特点: 可编程耦合架构 备注: 提供云访问（Rigetti Quantum Cloud Services）

2. 离子阱量子处理器

[HP_2024_IonQ_Forte]

标题：IonQ Forte系统技术规格 Title: IonQ Forte System - Technical Specifications 公司: IonQ 产品型号: IonQ Forte 版本: Rev. 2.0 发布日期: 2024-01 URL: https://ionq.com/forte PDF: https://ionq.com/resources/forte-specs.pdf 标签: 离子阱, Yb-171, 36量子比特, 全连接, L1-基础设施, L2-物理比特 关键参数: - 量子比特数: 36个离子量子比特 - 离子种类: ¹⁷¹Yb⁺ - 门保真度: F₁q = 0.9997, F₂q = 0.997 (业界领先) - 相干时间: T₂ > 10秒 - 工作环境: 超高真空腔（UHV） - 激光波长: 355 nm (紫外) - 门时间: t₁q ≈ 1 μs, t₂q ≈ 200 μs - 连接性: 全连接 - 量子体积: QV = 2²³ 备注: 当前门保真度最高的系统之一

[HP_2023_Quantinuum_H2]

标题：Quantinuum H2系统技术白皮书 Title: Quantinuum H2 System Technical White Paper 公司: Quantinuum (Honeywell Quantum Solutions) 产品型号: System Model H2 版本: Rev. 1.2 发布日期: 2023-06 URL: https://www.quantinuum.com/products/h2 PDF: https://www.quantinuum.com/products/h2/whitepaper.pdf 标签: 离子阱, Yb-171, 32量子比特, QCCD, L1-基础设施, L2-物理比特 关键参数: - 量子比特数: 32个离子量子比特 - 离子种类: ¹⁷¹Yb⁺ - 门保真度: F₂q = 0.9975 (平均) - 相干时间: T₂ > 100秒（单比特） - 工作环境: 超高真空腔 + 磁场 - 门时间: t₁q ≈ 10 μs, t₂q ≈ 300 μs - 连接性: 全连接 - 量子体积: QV = 2²⁰ = 1,048,576 - 架构: QCCD (Quantum Charge-Coupled Device) 备注: 业界最高量子体积，门保真度领先

[HP_2024_Quantinuum_H1]

标题：Quantinuum H1系列系统规格 Title: Quantinuum System Model H1/H1-1 - Specifications 公司: Quantinuum 产品型号: System Model H1 (20量子比特) 版本: Rev. 3.1 发布日期: 2024-02 URL: https://www.quantinuum.com/products/h1 标签: 离子阱, Yb-171, 20量子比特, QCCD, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 20个离子量子比特 - 门保真度: F₂q = 0.997 - 相干时间: T₂ > 50秒 - 门时间: t₂q ≈ 250 μs - 量子体积: QV = 2¹⁶ = 65,536 备注: 早期型号，仍在运营

3. 中性原子量子处理器

[HP_2024_QuEra_Aquila]

标题：QuEra Aquila中性原子处理器规格 Title: QuEra Aquila Neutral Atom Processor - Technical Specifications 公司: QuEra Computing 产品型号: Aquila (256量子比特) 版本: Rev. 1.3 发布日期: 2024-04 URL: https://www.quera.com/aquila PDF: https://www.quera.com/aquila/specs.pdf 标签: 中性原子, Rb-87, 里德堡态, 256量子比特, 可编程连接, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 256个中性原子（可编程选择60个） - 原子种类: ⁸⁷Rb - 门保真度: F₂q = 0.995 (两比特门) - 相干时间: T₂ ≈ 3秒 - 工作环境: 超高真空 + 光镊 - 激光波长: 780 nm (冷却), 480 nm (里德堡激发) - 门时间: t₂q ≈ 0.5 μs (快速门) - 连接性: 可编程（通过原子间距控制） - 特点: 基于擦除码的纠错 备注: 可通过Amazon Braket访问

[HP_2024_Pasqal]

标题：Pasqal中性原子处理器规格 Title: Pasqal Neutral Atom Quantum Processor - Specifications 公司: Pasqal 产品型号: 100-300量子比特系统 版本: Rev. 1.0 发布日期: 2024-01 URL: https://www.pasqal.com/computers 标签: 中性原子, Rb-87, 里德堡态, 300量子比特, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 100-300个（可配置） - 原子种类: ⁸⁷Rb - 门保真度: F₂q ≈ 0.99 - 相干时间: T₂ ≈ 1秒 - 连接性: 可编程拓扑 备注: 欧洲领先的中性原子量子计算公司

[HP_2024_Atom_Computing]

标题：Atom Computing中性原子处理器 Title: Atom Computing Neutral Atom Processor 公司: Atom Computing 产品型号: 1200量子比特系统 版本: Rev. 1.1 发布日期: 2024-03 URL: https://www.atom-computing.com/technology 标签: 中性原子, Sr-88, 无自旋原子, 1200量子比特, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 1200个（最大） - 原子种类: ⁸⁸Sr（无自旋核，长相干时间） - 门保真度: F₂q ≈ 0.98 - 相干时间: T₂ > 40秒 - 特点: 超长相干时间（使用锶原子） 备注: 使用锶原子实现超长相干时间

4. 光量子处理器

[HP_2024_Xanadu]

标题：Xanadu光量子处理器规格 Title: Xanadu Photonic Quantum Processor - Specifications 公司: Xanadu 产品型号: X8 (256维) 版本: Rev. 2.0 发布日期: 2024-05 URL: https://www.xanadu.ai/products PDF: https://www.xanadu.ai/products/speq.pdf 标签: 光量子, 压缩态, SNSPD, 256维, 室温运行, L1-基础设施 关键参数: - 模式数: 256个连续变量模式 - 量子比特类型: 压缩态光子 - 探测器: SNSPD (超导纳米线单光子探测器) - 工作环境: 室温（探测器需低温） - 激光波长: 1550 nm（通信波段） - 特点: 融合量子计算（FBQC） - 门类型: 高斯门 + 非高斯门 备注: 基于连续变量光量子计算

[HP_2023_USTC_Jiuzhang]

标题：中科大"九章"光量子处理器 Title: USTC "Jiuzhang" Photonic Quantum Processor 公司/机构: 中国科学技术大学 产品型号: 九章3.0 (255个光子) 版本: Rev. 3.0 发布日期: 2023-10 URL: https://www.ustc.edu.cn 标签: 光量子, 玻色采样, 255光子, 量子优势, L1-基础设施 关键参数: - 光子数: 255个探测光子 - 计算任务: 玻色采样（Gaussian Boson Sampling） - 优势: 比经典超算快10²⁴倍 - 光路: 自由空间 + 相位调制 - 探测器: 单光子探测器阵列 备注: 用于量子优势演示，非通用计算

5. 硅自旋量子处理器

[HP_2024_Intel]

标题: Intel Tunnel Falls量子处理器 Title: Intel Tunnel Falls Quantum Processor - Specifications 公司: Intel 产品型号: Tunnel Falls (12量子比特) 版本: Rev. 1.0 发布日期: 2024-06 URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/research/quantum-computing.html 标签: 硅自旋, 电子自旋, 12量子比特, CMOS兼容, L1-基础设施 关键参数: - 量子比特数: 12个自旋量子比特 - 量子比特类型: 电子自旋（硅量子点） - 工作温度: <1 K - 门保真度: F₂q ≈ 0.99 (实验数据) - 特点: 与CMOS工艺兼容 备注: 向研究实验室提供，用于研究开发

6. 按技术路线分类索引

超导量子计算

  • [HP_2024_IBM_Eagle] - IBM Eagle (127q)
  • [HP_2024_Google_Sycamore] - Google Sycamore (72q)
  • [HP_2024_Rigetti_Aspen] - Rigetti Aspen-M (80q)

离子阱量子计算

  • [HP_2024_IonQ_Forte] - IonQ Forte (36q)
  • [HP_2023_Quantinuum_H2] - Quantinuum H2 (32q)
  • [HP_2024_Quantinuum_H1] - Quantinuum H1 (20q)

中性原子量子计算

  • [HP_2024_QuEra_Aquila] - QuEra Aquila (256q)
  • [HP_2024_Pasqal] - Pasqal (100-300q)
  • [HP_2024_Atom_Computing] - Atom Computing (1200q)

光量子计算

  • [HP_2024_Xanadu] - Xanadu X8 (256维)
  • [HP_2023_USTC_Jiuzhang] - 中科大九章 (255光子)

硅自旋量子计算

  • [HP_2024_Intel] - Intel Tunnel Falls (12q)

7. 按性能指标索引

门保真度排行

  1. [HP_2024_IonQ_Forte] - F₂q = 0.997
  2. [HP_2023_Quantinuum_H2] - F₂q = 0.9975
  3. [HP_2024_IBM_Eagle] - F₂q = 0.991
  4. [HP_2024_QuEra_Aquila] - F₂q = 0.995

量子比特数排行

  1. [HP_2024_Atom_Computing] - 1200q
  2. [HP_2024_QuEra_Aquila] - 256q
  3. [HP_2024_IBM_Eagle] - 127q
  4. [HP_2024_Google_Sycamore] - 72q

相干时间排行

  1. [HP_2023_Quantinuum_H2] - T₂ > 100秒
  2. [HP_2024_IonQ_Forte] - T₂ > 10秒
  3. [HP_2024_Atom_Computing] - T₂ > 40秒

8. 关键参数对比表

超导 vs 离子阱 vs 中性原子

指标 超导(IBM) 离子阱(IonQ) 中性原子(QuEra)
量子比特数 127 36 256
门保真度 F₂q 0.991 0.997 0.995
门时间 220 ns 200 μs 0.5 μs
相干时间 T₂ 80 μs 10秒 3秒
工作温度 15 mK 室温 室温
连接性 近邻 全连接 可编程

9. 版本历史

版本 日期 修改内容
1.0 2026-01-12 初始版本，收录15个硬件手册

10. 统计信息

  • 总硬件系统数：15个
  • 超导系统：3个
  • 离子阱系统：3个
  • 中性原子系统：3个
  • 光量子系统：2个
  • 硅自旋系统：1个

11. 待补充硬件手册

超导量子计算： - [ ] Amazon Braket Ocelot - [ ] Microsoft Azure Quantum硬件

离子阱量子计算： - [ ] AQT离子阱系统 - [ ] 其他学术机构系统

新兴技术： - [ ] 拓扑量子计算（Microsoft） - [ ] 超导-量子比特混合系统

12. 数据验证说明

数据来源： - 官方技术手册（优先） - 公司公开文档 - 论文中的硬件参数 - 新闻发布会资料

数据可靠性： - 官方手册：★★★★★ - 公司文档：★★★★☆ - 论文数据：★★★★☆ - 新闻发布：★★★☆☆

注意事项： - 硬件参数随时间改进，请查看版本号 - 不同测量条件可能产生不同结果 - 部分参数为典型值，非保证值 - 云访问系统参数可能随时间变化

13. 更新日志

2024-06-15

  • 更新 [HP_2024_IBM_Eagle] 到 Rev. 3.0
  • 更新门保真度数据

2024-05-20

  • 添加 [HP_2024_Rigetti_Aspen]
  • 添加 [HP_2024_Xanadu]

2024-03-10

  • 添加 [HP_2024_Google_Sycamore]
  • 更新 [HP_2024_QuEra_Aquila] 参数

快速查找

按技术路线： - 超导 → §6.1 - 离子阱 → §6.2 - 中性原子 → §6.3 - 光量子 → §6.4 - 硅自旋 → §6.5

按性能： - 门保真度排行 → §7.1 - 比特数排行 → §7.2 - 相干时间排行 → §7.3

按公司： - IBM → [HP_2024_IBM_Eagle] - Google → [HP_2024_Google_Sycamore] - IonQ → [HP_2024_IonQ_Forte] - Quantinuum → [HP_2023_Quantinuum_H2] - QuEra → [HP_2024_QuEra_Aquila]