文章发表于2026-11-13 09:28:14，归属【科技前沿】分类，已有4人阅读
BBN 研究院立足于物理学、工程学与计算机科学的交叉地带，持续拓展量子技术、下一代计算与光子学的技术边界。研究院研发新型量子架构与量子算法，优化量子处理器，并开发新型集成光子系统，可应用于光计算、高级成像、现场实用设备以及生物光子学领域。材料科学方面，BBN 聚焦具备量子特性的二维材料，取得了诸多技术突破，例如首次实现利用单层石墨烯完成单光子探测。
超导量子比特
低温实验室的科研人员正在研究基于超导电路的量子比特系统。这类系统被冷却至毫开尔文温度区间，并由高速微波电子设备实施控制。
为满足复杂实验的需求，研究院自研了一款名为**任意脉冲序列发生器（APS）**的微波硬件，可针对大量量子比特执行复杂的量子门序列控制。同时开发基于现场可编程门阵列的低延迟反馈系统，用于读取量子电路状态，这是实现量子纠错的关键能力。
量子过程验证
随着当代量子设备规模持续扩大，现有的误差诊断与操作表征技术逐渐难以适用。研究院正在研发适用于现有设备以及近未来量子设备的全新量子设备验证与表征技术，包括近似表征算法与全系统基准测试方案。
量子算法
量子算法研究主要包含两大方向：一是量子游走算法，用于求解各类优化问题；二是面向物理仿真的量子算法，可模拟等离子体动力学以及其他高能物理模型。
量子控制
团队为基于超导量子比特的动态量子信息处理实验开发配套硬件、门阵列固件以及软件。动态实验中，量子比特的状态信息会被用来实时调整控制执行序列。
量子材料
材料科学研究是技术进步的重要驱动力。为满足不断增长的算力与传感能力需求，我们研究新兴量子二维材料，将其应用于新型电子器件。
石墨烯就是这类优异材料之一，它是仅单原子厚度的碳原子网状结构，电子可在其中以相对论效应运动，表现出近似无质量的特性。借助石墨烯电子比热容极小的特性，研究证实石墨烯可在从微波到红外的极宽频段内实现高灵敏度光子探测。除此之外，我们能够将不同特性的材料堆叠，制备复杂异质结构，在单颗器件内完成性能适配，满足特定应用需求。同时我们也在研究融合拓扑材料的约瑟夫森结所产生的全新物理物态。
低温电子器件实现量子控制
搭建超导量子计算系统，不仅量子比特本身，配套的经典电子器件也必须具备可扩展能力。我们已经公布一项关键配套经典技术，服务于微波控制型超导量子比特，该技术能够突破量子计算机面临的输入输出热负载与带宽瓶颈，实现规模扩展。同时探索面向量子比特系统的可扩展低温技术应用，涵盖单磁通量子（SFQ）这类低温数字逻辑以及超导微波元器件。
面向低温计算的高速低功耗存储器
研究低功耗存储技术，包括超导电路与自旋电子学的融合集成。自旋电子器件包含自旋轨道转移铁磁存储器，该存储器可以在超导电路的低温环境下工作，为低温处理器提供近邻部署的高速、高密度、低功耗随机存取存储器。
量子极限放大器
想要对超导量子比特完成高保真度读取与控制，需要微波器件能够在低噪声、低插入损耗条件下放大量子信号。
BBN 自研参量放大器，具备数吉赫兹的宽放大带宽以及高饱和功率，能够同时放大多路不同频率的读取信号。
新型非互易微波元器件
同时研究参量耦合效应的各类应用。在同一芯片器件内利用多重参量过程之间的干涉效应，在超导芯片上实现定向放大与非互易信号传输。目前商用方案多采用射频环行器实现该功能，但商用器件体积庞大、噪声高，无法和量子设备集成。
研究团队开展光学与集成光子学研究，覆盖经典领域与量子领域，应用场景包含传感、计算、信号处理、通信以及计量。正在推进的重点项目如下：