日本首台全栈量子计算机问世，为何用300年前的天文学家命名？

一台量子计算机，为什么要以一位300多年以前的天文学家来命名？

2026年8月24日，日本自然科学研究机构分子科学研究所（Institute for Molecular Science，简称IMS）宣布，日本首台全栈中性原子量子计算机“Shunkai”正式投入运行。

“Shunkai”是日本内阁府JST登月研发计划Goal6项目的一部分，初期预计使用约50个量子比特，随后计划扩展到约500个量子比特。

到2031年3月，目标是实现一台大规模、高性能、中性原子容错量子计算机，拥有1万个物理量子比特和量子纠错能力，供外部用户使用。

当然，“Shunkai”虽属于日本，但其完成远不止IMS。其中，IMS主导系统开发，日立公司做软件栈，美国量子公司Infleqtion做QPU栈，未来还计划引入日本量子公司Yaqumo推动升级及社会应用。

可见，全球化合作与科技主权，恰好在这台机器上同时出现。

“Shunkai”里的野心与文化密码

“Shunkai”写成汉字的是“春海”，全称是涩川春海。对日本天文史稍有了解的人应该没有人不认识这位江户时代的天文学家，他用精密计算创立了日本第一部本国历法“贞享历”。

用一位历法开创者的名字命名一台量子计算机，并不常见。物理学里，用“布洛赫球面”可以直观表示量子比特的状态，那是一个三维的抽象球体，量子态的操控就像在天球上计算星体运行。

项目团队将机器命名为“Shunkai”，正是向涩川春海的精密计算传统致敬，也是希望这台本土全栈量子计算机，能够完成对量子态的稳定、高精度计算，像当年本国历法一样，走出属于自己的量子计算技术之路。

这个命名的蕴含的文化意味，也恰恰折射出日本在量子计算领域的现实处境。

日本在超导量子计算赛道上起步较早，但后续迭代速度被美国企业拉开。当全球主要经济体都押注超导赛道的时候，日本几乎把大量国家级研发资源倾斜到中性原子上，尝试换赛道完成技术追赶。

从仰望天体运行的古代历法，到操控原子阵列的量子计算机，也是“Shunkai”项目“换路径实现本土技术自立”的逻辑所在。

中性原子量子计算机“Shunkai”

“Shunkai”走的是中性原子技术路线。中性原子主要是利用精确控制的激光束捕获和操控单个原子，这条路线近年来急速升温，主要还是因为它具备一些超导量子计算不具备的特点。

中性原子系统可以在室温环境运行，不需要体积庞大、造价高昂的极低温制冷设备；通过移动原子位置，能够实现任意两个量子比特之间的纠缠，比特阵列配置可以根据算法灵活调整；光镊阵列可以排列数百甚至数千个原子，而且原子本身作为量子比特，相干时间长，信息不易丢失。

图：日本首台全栈中性原子量子计算机“Shunkai”

来源：日本自然科学研究机构分子科学研究所

正是因为这些优势，中性原子逐渐成为主流技术路线之一。最典型的信号是，今年3月谷歌宣布在其超导量子计算路线图之外，增加中性原子量子计算技术路线，双线并行。这也侧面表明，量子计算头部玩家也很好看中性原子赛道。

谷歌认为超导处理器在时间维度（门操作速度）有优势，中性原子则在空间维度（量子比特数量）和互联性上极具扩展性，两者互为补充。

除谷歌之外，英伟达也加码中性原子赛道，投资头部中性原子企业QuEra。类似的，据此前消息透露，IBM同样在内部增加了中性原子方向的研究投入。显然，押注单一路线的时代正在过去。

同时，中性原子路线的资金投入也在加速。

比如，Infleqtion近期与美国商务部CHIPS研发办公室签署了一份意向书，将获得1亿美元的拟议资金支持来加速美国中性原子量子系统开发。

美国商务部长Howard Lutnick在相关公告中直接表示，这些投资将“让特朗普政府引领世界进入美国创新的新时代”。这一表述，直接把量子计算提升到国家经济竞争力和安全的战略高度。

此外，国内的原子矩阵、不筹量子等多家企业也接连拿到数亿元级别融资，国有产业基金、头部财务投资机构、产业资本纷纷入场。

国际合作的微妙平衡

“Shunkai”被定位为日本首台全栈中性原子量子计算机，所谓全栈，就是整合了从用户输入、编译、硬件控制、到计算结果输出的所有层级，就好像一个成熟的PC或超算中心那样，其系统可以直接给外部用户使用。

具体说来，“Shunkai”的核心量子处理单元QPU是Infleqtion提供的，它也是日本科学技术振兴机构（JST）量子登月计划中唯一的外国量子合作伙伴。

但从上层用户应用、校准软件、任务执行器，到经典控制单元CCU、量子控制单元QCU，整套软件栈、控制系统、系统集成都是日本本土团队主导完成，日立负责软件栈部分研发，IMS大森健二教授团队承担整体系统集成调试工作。

图：全栈中性原子量子计算机“Shunkai”的层级结构

来源：日本自然科学研究机构分子科学研究所

这种美国硬件、日本系统的组合，也是当今量子竞争的一条潜规则，即全球化合作与主权化独立并存。

日本没有闭门造车，它引入美国最前沿的硬件技术，但在决定系统可用性和用户体验的软件栈、集成层牢牢掌握主导权。这种组合形式不仅加速了研发进程，还能确保核心技术能力的本土化。

这也是当下很多国家量子项目共同的选择，技术可以跨境流动，但算力主权、技术迭代的主导权必须掌握在本国科研产业体系手中。

此外，“Shunkai”项目还与初创公司Yaqumo Inc.合作推进社会实施和升级，大森健二教授本人就是Yaqumo的创始人和执行顾问，这打通了从基础研究到产业化的链路。

中国视角的“镜鉴”

纵观全球目前的中性原子阵营，北美有QuEra、Atom Computing、Infleqtion三大公司；欧洲有法国势头强劲的Pasqal；现在日本又通过“美日联手”补齐了全栈版图。那么，中国的本土生态在哪里？

就拿国内最近的进展来说，今年5月份，中科酷原（全称“中科酷原科技（武汉）有限公司”）推出全球首台双核中性原子量子计算机“汉原2号”，整机合计200个量子比特，创新双核协同架构，支持并行计算与辅助纠错模式，普通实验室室温条件下即可运行，整机功耗不到7千瓦，原子量子比特寿命突破100秒，代表国内中性原子整机工程化的重要进展。

图：首台双核中性原子量子计算机“汉原2号”

来源：中科酷原

然后6月份，璇相科技（全称“上海璇相科技有限公司”）发布了全球首款可产生百万级原子光镊阵列的超表面芯片，同时与中器无量（全称“中器无量量子科技有限公司”）合作完成了实验平台验证。

这款芯片在指尖大小区域内集成数亿个纳米级光学单元，可以把单束激光直接转化为百万级光镊阵列。这一突破有望破解长期制约中性原子量子计算规模化扩展的核心光学瓶颈。

此外，在2026世界人工智能大会上，不筹量子（全称“上海不筹量子科技有限公司”）发布“量筹一号”原子量子人工智能基座，量子比特规模突破1500个，并采用“三算力融合”异构架构，把中性原子QPU与GPU、CPU集成。

当然，这里提到的进展并不完全，大家可以在评论区积极留言讨论。

总之，跟美日相比，中国的优势在于底层硬件的原始创新和商业化落地速度，日本“Shunkai”的优势在于国家级的全栈系统整合，美国则已拥有QuEra、Infleqtion、Atom Computing等多家代表性企业，具有技术原创性优势。

写在最后

大森健二教授有一段话很值得单独拎出来看一下：“中性原子量子计算机最近迅速引起全球关注，作为一种可能超越发展更早的超导路线局限性的新模态……我们开发了日本首台全栈量子计算机并开始运行，意义重大。”

“超越局限”点出了量子计算竞赛的本质。量子计算不是看哪个公司做出的芯片更花哨，更关注的是谁能率先实现容错和实用。中性原子路线的“室温运行、任意连接、极易扩展”特点，正在成为最有竞争力的对手之一。

[1]https://www.ims.ac.jp/en/news/2026/08/0824.html

[2]https://infleqtion.com/infleqtion-collaboration-with-japan-moonshot-program-achieves-major-milestone-shunkai-neutral-atom-quantum-computer-now-operational/