QuEra Gemini

日本的量子计算工程化、产业化已经跑在世界前列。
QuEra Gemini 已在日本投入商业化、产业化应用。

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一、日本AIST

日本AIST全称为国立研究开发法人产业技术综合研究所（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology），中文常简称“日本产综研”，是日本规模最大、职能最核心的公立综合性产业技术研发国家队，核心信息如下：

1. 法定定位与隶属关系
AIST是日本仅有的3个特定国立研究开发法人之一，直属于日本经济产业省，核心定位是衔接基础研究与产业落地，承担日本国家级产业技术政策落地、关键核心技术攻关、科研成果产业化转化的核心职能，是日本国家量子战略、AI战略、新能源战略等顶级科技计划的核心执行机构。

2. 发展历程与规模
其前身可追溯至1920年成立的燃料研究所，历经多轮机构整合，2001年4月正式合并15家国立研究所组建为独立行政法人产业技术综合研究所，2015年变更为现名。机构总部位于茨城县筑波市，在日本全国设有10个区域研究中心，在职科研人员超2900人，是日本覆盖领域最全的产业技术研发平台。

3. 核心研究领域与量子领域布局
AIST的研究覆盖能源环境、生命科学、信息技术、材料化学、电子制造、计量标准、地质调查7大核心领域。在量子计算领域，它是日本量子技术创新战略的核心载体：

◦ 搭建了日本首个量子-AI融合国家级研发中心G-QuAT，本次Gemini设备即部署于该中心；

◦ 主导建设了搭载2000+块NVIDIA H100 GPU的ABCI-Q超级计算机，打造日本顶级混合量子-经典计算平台；

◦ 承担日本中性原子、超导等多条量子计算技术路线的研发与产业验证，是日本量子计算产业化的核心枢纽。

二、QuEra Gemini系列

1. 项目交付背景

Gemini系列是QuEra专为通用门模型量子计算打造的第二代商用中性冷原子量子计算机，2024年4月，QuEra与AIST签订65亿日元（约4100万美元） 的采购合同，这是日本迄今为止最大的海外量子计算机采购项目；2025年5月完成设备在AIST筑波总部的现场安装，是QuEra全球首台海外本地部署的量子计算机；2026年完成全功能调试、逻辑比特验证，正式面向日本科研与产业用户开放商用访问。

2. 核心硬件与技术参数

Gemini是QuEra首款通用数字门模型量子处理器（区别于此前模拟型的Aquila处理器），专为容错量子计算研发，核心参数如下：
核心指标 详细参数
技术路线 中性铷-87冷原子量子计算，室温运行，无需极低温稀释制冷机
物理比特规模 260个物理量子比特，采用动态量子比特阵列（DQA™）双区架构
架构分区 存储区：量子比特相干时间长达数秒；纠缠区：执行高保真度量子门操作
门保真度 全局单量子比特门99.9%，全局双量子比特门99.2%，SPAM保真度99.7%
核心架构优势 比特间全连接（All-to-all），可并行执行20组双量子比特门，不受近邻耦合限制
部署兼容性 适配标准19英寸工业机架，兼容经典计算机房环境
编程接口 支持QASM标准量子汇编语言，配套GPU加速的Bloqade数字模式仿真器

3. 核心功能与落地场景

Gemini系列设备是AIST打造日本国家级混合量子计算平台的核心载体，核心功能分为四大维度：

（1）容错量子计算与逻辑比特核心研发功能

这是Gemini最核心的定位，也是AIST采购的核心目标。该设备是全球少数专为逻辑比特、量子纠错研发的商用量子处理器，可稳定运行全数字量子纠错电路，截至2026年已在该设备上实现37个可实用逻辑量子比特的稳定运行，完成了表面码纠错、魔态蒸馏等容错量子计算核心技术的商用验证，突破了经典超算的模拟能力上限。

（2）混合量子-经典高性能协同计算功能

Gemini系统与AIST的ABCI-Q NVIDIA GPU超级计算机深度耦合，通过NVIDIA CUDA-Q平台实现微秒级数据互通，是全球领先的量产级混合量子-经典计算平台。其核心协同逻辑为：经典超算负责量子电路仿真、数据预处理、算法优化，量子处理器负责处理经典超算难以高效解决的复杂量子模拟、组合优化问题，大幅提升全流程计算效率，同时降低量子算法的落地门槛。

（3）多产业场景实用化量子算法验证功能

针对日本产业需求，Gemini设备可覆盖全行业核心商用场景，也是AIST联动日本本土企业的核心载体：

• 材料科学与药物研发：高精度模拟分子、新材料的量子特性，加速高温超导材料、工业催化剂、靶向药物的研发，已与日本默克、安进日本分公司开展联合研发；

• 金融与物流优化：解决投资组合风险优化、物流路径规划、供应链调度等NP难组合优化问题，适配日本丰田、三菱等本土企业的产业需求；

• 量子人工智能（QML）：支持量子机器学习算法的开发与验证，与ABCI-Q超算的大模型训练能力结合，推进量子-经典融合AI模型研发，是G-QuAT中心的核心研究方向；

• 基础物理研究：支持量子场论、量子多体系统等基础物理问题的高精度模拟，支撑日本国家级基础物理研究计划。

（4）日本国家级量子算力开放与生态培育功能

根据QuEra与AIST的合作协议，Gemini设备除支撑自研科研外，还通过专属云平台向日本高校、科研机构、中小企业开放远程算力访问，是日本首个面向全社会开放的中性冷原子量子计算算力平台。2026年4月已正式开放算力申请，承担日本量子计算人才培养、开发者生态培育、中小企业量子技术落地验证的核心职能。