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近日，杭州无问清芯量子计算科技有限公司与合肥中科君达视界技术股份有限公司签署战略合作协议。双方将围绕中性原子量子计算中的科学成像与量子态探测环节，在联合测试、技术适配、应用验证和科研协同等方面开展合作，推动量子计算系统与国产科学成像仪器协同发展。
业内人士认为，随着中性原子量子计算由实验室原理验证逐步走向更大规模原子阵列和更复杂量子控制，科学成像已不再只是实验过程中的辅助观察工具，而逐渐成为连接原子物理实验、量子态读取和系统反馈控制的重要探测环节。
1科学成像成为中性原子量子计算的重要探测环节
中性原子量子计算通常涉及原子捕获、激光冷却、量子态操控和状态读出等环节。其中，量子态读出需要在有限时间窗口内采集单原子产生的微弱荧光信号，并根据光子统计特征判断原子所处量子态。
这使量子成像系统同时面临弱光、高速和高稳定性等多重要求。
在原子物理实验中，冷原子、离子阱和中性原子阵列产生的荧光信号往往较弱，部分实验已接近单光子统计主导的工作区间。与此同时，随着原子阵列规模扩大，成像系统还需要同时完成大量原子位点的空间分辨和并行读取。
相关实验研究表明，成像系统的量子效率、读出噪声、暗电流、像素一致性、帧率以及触发同步能力，都会影响原子荧光信号的信噪比和量子态判别结果。原子间距达到微米量级后，对成像系统空间分辨能力和阵列范围内响应一致性的要求也进一步提高。
因此，面向量子成像和原子物理实验的科学相机，评价指标正逐渐由“能否看到弱光信号”，转向“能否稳定、准确地获取具有统计意义的量子态信息”。
2国产sCMOS相机进入量子态读取实验链条
此次合作的一项重点，是围绕中性原子量子计算平台建立科学成像联合测试和应用验证机制。
中科视界长期从事高速视觉与科学成像技术研发，其“千眼狼（Revealer）”sCMOS相机已应用于冷原子、离子阱和中性原子阵列等原子物理实验。
其中，千眼狼Qbit 4610 sCMOS相机采用背照式科学CMOS探测技术，面向弱光量子成像场景进行设计。根据企业提供的技术资料，该型号具备亚电子级读出噪声、高量子效率和高帧率读出能力，可用于中性原子阵列、离子阱等实验中的弱荧光探测。
在此前开展的中性原子阵列实验中，Qbit 4610被用于单原子荧光信号探测。在约40毫秒曝光窗口内，对阵列多个原子位点进行并行成像，为后续量子态判断、误差分析和反馈控制提供图像数据。
除中性原子量子计算外，千眼狼sCMOS相机也已用于其他原子物理实验。例如，在冷离子云非平衡弛豫过程研究中，Gloria系列sCMOS相机被用于获取弱荧光条件下离子云的空间形貌、尺寸和内部强度分布，并通过时间序列图像分析其动力学演化过程。
这些应用显示，国产sCMOS相机正在从传统科学成像设备，逐渐进入量子成像、原子物理和量子计算实验的核心数据获取链条。
图-使用千眼狼(Revealer)Qbit 4610 sCMOS相机并行捕获原子阵列的单原子荧光信号，解析量子态空间分布
3从设备采购转向量子计算与科学仪器协同研发
与传统仪器采购模式相比，此次合作更强调量子计算系统与科学仪器之间的协同迭代。
根据合作安排，双方将围绕中性原子阵列量子态读取建立联合测试平台，对量子效率、读出噪声、暗电流、帧率、像元尺寸、有效视场以及触发同步等参数进行联合验证，并结合具体实验系统，在传感器选型、光学接口、触发时序和读出模式等方面开展适配优化。
这一合作模式反映出量子科技发展中的一个趋势：量子计算整机、光学系统、控制电子学和科学探测仪器之间的技术边界正在进一步融合。
对于中性原子量子计算而言，随着原子阵列从数十、数百个位点向更大规模发展，原子重排、量子门控制和状态读出的速度不断提高，对科学成像系统的帧率、噪声和时序精度也提出更高要求。原稿亦指出，更大的阵列规模、更快的重排速度和更短的读出窗口，将进一步提高对sCMOS相机噪声、帧率和同步性能的要求。
这意味着，未来量子计算科学仪器的研发，可能越来越难以通过“标准产品+通用接口”完成，而需要围绕真实原子物理实验进行联合定义、联合测试和持续优化。
4科学仪器国产化向实验链条深处延伸
近年来，我国量子计算、量子精密测量和原子物理研究持续发展，与之配套的激光器、探测器、科学相机、光学器件及控制系统等底层科学仪器需求同步增长。
过去，部分高端科学成像系统长期依赖进口。随着国产sCMOS传感、低噪声读出、高速数据传输和同步控制技术不断进步，国产科学相机正逐步进入冷原子荧光成像、离子阱量子态读取、中性原子阵列探测等应用。
从产业链角度看，科学仪器国产化的价值并不只是替代单台进口设备，更重要的是建立设备研发与前沿科研之间的闭环——科研平台提出真实探测需求，仪器企业据此优化硬件、算法和时序控制，再通过实际实验验证测量结果。
此次无问清芯与中科视界的合作，正是在这一背景下形成。
双方表示，下一步将围绕中性原子量子计算的科学成像需求持续开展技术验证，并形成应用测试数据和技术方案，为国产sCMOS相机在量子成像、原子物理及中性原子量子计算等领域的进一步应用提供实验依据。
对于中国科学仪器产业而言，从“能够制造科学相机”走向“能够进入前沿科学问题的测量环节”，或将成为国产高端科学仪器发展的重要方向。
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