陳婉婉

量子云平臺(tái)的公布是量子計(jì)算從較低成熟度的科學(xué)研究水平向更高技術(shù)成熟度的工程實(shí)現(xiàn)的一個(gè)標(biāo)志。

量子力學(xué)的理論自誕生到現(xiàn)在已經(jīng)100多年，近年來全球關(guān)于量子的科學(xué)技術(shù)不斷突破，量子時(shí)代離我們?cè)絹碓浇?。量子?jì)算，正是這奇?zhèn)ス骞值牧孔邮澜绲闹鹘侵弧?/p>

9月12日，國內(nèi)首個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)在合肥上線。該平臺(tái)基于超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“悟源”，向全球用戶提供真實(shí)的量子計(jì)算云服務(wù)。量子計(jì)算作為下一代信息技術(shù)的核心，有望幫助人類超越經(jīng)典技術(shù)的瓶頸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超當(dāng)前的算力飛躍。

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息、運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。2019年9月，谷歌基于53比特量子計(jì)算機(jī)證明了量子優(yōu)越性，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展受到社會(huì)各界的重視。目前致力實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)商業(yè)化的公司，除了國外的谷歌、英特爾、IBM等科技巨頭，國內(nèi)的本源量子、阿里云、華為等也都有自己的量子計(jì)算研究機(jī)構(gòu)?！艾F(xiàn)在計(jì)算機(jī)處理信息所用的設(shè)備，都來源于量子力學(xué)的經(jīng)典器件。而要處理量子信息，需要用量子力學(xué)的量子器件，它的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)在的器件。因此，人類社會(huì)從經(jīng)典信息技術(shù)時(shí)代跨越到量子信息技術(shù)時(shí)代，標(biāo)志就是量子計(jì)算機(jī)?！敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦認(rèn)為，“什么時(shí)候通用量子計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用，什么時(shí)候我們社會(huì)就進(jìn)入到了量子時(shí)代?！?/p>

坐落在合肥市高新區(qū)的本源量子，依托中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在量子計(jì)算領(lǐng)域擁有10多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積累，致力于實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算應(yīng)用落地。9月12日發(fā)布的超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)，便是基于本源量子自主研發(fā)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)——“悟源”，搭載6比特超導(dǎo)量子處理器夸父KF C6-130，保真度、相干時(shí)間等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，是一臺(tái)能夠脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行的超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)，也是國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工程化的量子計(jì)算機(jī)。

“此量子計(jì)算云平臺(tái)的推出，意味著我國量子計(jì)算機(jī)正走出實(shí)驗(yàn)室?！北驹戳孔佣麻L孔偉成告訴記者。他認(rèn)為，量子計(jì)算走出實(shí)驗(yàn)室分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是從科學(xué)研究到工程實(shí)現(xiàn);第二個(gè)階段是從工程實(shí)現(xiàn)到產(chǎn)業(yè)落地。量子云平臺(tái)的公布是量子計(jì)算從較低成熟度的科學(xué)研究水平向更高技術(shù)成熟度的工程實(shí)現(xiàn)的一個(gè)標(biāo)志。

據(jù)悉，為了讓量子計(jì)算技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，真正地服務(wù)人類社會(huì)，本源量子一直在努力推動(dòng)我國量子計(jì)算機(jī)的工程化發(fā)展。2018年，本源量子推出國內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，成為全球第三個(gè)制造出該系統(tǒng)的商業(yè)公司。此次更是推出第二代32比特量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，為下一步研制更高位數(shù)的量子計(jì)算機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)仍需要嚴(yán)苛的運(yùn)行環(huán)境與復(fù)雜的輔助設(shè)備，這些系統(tǒng)造價(jià)高昂，普通用戶很難接觸。為了讓更多的用戶體驗(yàn)、學(xué)習(xí)、探索量子計(jì)算，國際主要的量子計(jì)算公司都開發(fā)了各自的量子云平臺(tái)，使用云技術(shù)連接用戶與真實(shí)的量子計(jì)算設(shè)備。

2016年，IBM公司率先研發(fā)出世界上第一個(gè)基于5位超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的量子云平臺(tái)，之后便搭建了一套完整的量子計(jì)算機(jī)。目前，IBM已經(jīng)有22臺(tái)公開的量子計(jì)算機(jī)，有23萬人次使用了量子計(jì)算機(jī)，其中包括100余家企業(yè)單位和科研機(jī)構(gòu)。

在此前所開放的量子計(jì)算云平臺(tái)中，真正同IBM一樣能夠提供真實(shí)量子計(jì)算機(jī)服務(wù)的公司全世界范圍內(nèi)有5家，但無一家中國公司。本源量子超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)的上線打破了這一格局。

據(jù)介紹，本源量子在2017年推出了國內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算云平臺(tái)，此次正式接入“悟源”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，為用戶提供真實(shí)量子計(jì)算服務(wù)。目前，本源量子云是國內(nèi)唯一一個(gè)向普通用戶提供真實(shí)量子計(jì)算服務(wù)的量子云平臺(tái)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白?！拔蛟础睂⑼ㄟ^本源量子云平臺(tái)，向用戶免費(fèi)提供基于6比特真實(shí)超導(dǎo)量子芯片的計(jì)算服務(wù)。同時(shí)，為滿足普通用戶的體驗(yàn)需求與專業(yè)用戶的開發(fā)需求，平臺(tái)提供了圖形化編程與代碼編程兩種量子計(jì)算在線編程方式?！半m然目前‘悟源的量子處理器只有6個(gè)比特，但就像小孩學(xué)走路，開始走路總是晃晃悠悠，以后一定能健步如飛?！惫鉅N說。據(jù)悉，本源量子已在研發(fā)下一代24比特超導(dǎo)量子芯片與量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，預(yù)計(jì)將在明年底推出60比特的“悟源”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“悟源”搭載了本源量子自主研發(fā)的超導(dǎo)6比特量子處理器——夸父 KF C6-130。該量子處理器采用“本源初代”架構(gòu)，采取國際上成熟的一維鏈狀Xmon結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特設(shè)計(jì)。利用十字電容和約瑟夫森結(jié)構(gòu)建超導(dǎo)量子比特，通過“數(shù)據(jù)總線”實(shí)現(xiàn)一組超導(dǎo)量子比特的聯(lián)合讀取操作，近鄰之間通過電容耦合實(shí)現(xiàn)兩比特量子邏輯門。該處理器運(yùn)行、操控、讀取功能穩(wěn)定，保真度、相干時(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

為了讓用戶更好地理解、使用本源超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)，開發(fā)出更為多樣與實(shí)用的量子算法與量子程序，本源量子還推出了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)排序應(yīng)用、手寫數(shù)字識(shí)別應(yīng)用、用戶偏好行為預(yù)測應(yīng)用這三款典型的量子計(jì)算編程應(yīng)用。三款應(yīng)用均基于目前成熟的量子算法，由本源量子團(tuán)隊(duì)使用自主研發(fā)的量子編程框架QPanda與量子編程語言QRunes開發(fā)。其中，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)排序應(yīng)用可以對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重要性綜合評(píng)價(jià)，探究網(wǎng)絡(luò)影響力最大化問題;手寫數(shù)字識(shí)別應(yīng)用通過量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型構(gòu)建實(shí)現(xiàn)線路的參數(shù)訓(xùn)練;用戶偏好行為預(yù)測應(yīng)用通過實(shí)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，加速挖掘分析復(fù)雜關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

據(jù)介紹，本源量子將依托本源量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟OQIA，整合上下游資源，為相關(guān)行業(yè)用戶提供量子計(jì)算機(jī)整機(jī)搭建、行業(yè)應(yīng)用開發(fā)、量子軟硬件定制等服務(wù)，助力量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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◎ 來源|安徽日?qǐng)?bào)