新京報(bào)記者 張璐
5月25日，北京量子信息科學(xué)研究院在2023中關(guān)村論壇正式發(fā)布Quafu（夸父）量子計(jì)算云平臺(tái)。
上線三枚不同規(guī)格的超導(dǎo)量子芯片
量子計(jì)算云平臺(tái)是量子計(jì)算綜合性能的展示，以互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的形式，整合了量子芯片、測(cè)控設(shè)備、量子操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件為一體，將量子算力提供給研究及測(cè)試者，是量子計(jì)算走向?qū)嵱没娜珬Ｊ郊夹g(shù)和基礎(chǔ)。
北京量子信息科學(xué)研究院聯(lián)合中科院物理研究所和清華大學(xué)，共同推出了Quafu量子計(jì)算云平臺(tái)，取意“量子未來(lái)（quantum future）”，現(xiàn)上線了三枚超導(dǎo)量子芯片，三枚芯片分別有136、18和10個(gè)量子比特，用戶可以自主選擇合適的芯片運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)。
據(jù)北京量子信息科學(xué)研究院研究員范桁介紹，該超導(dǎo)量子計(jì)算芯片的技術(shù)路線和超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”是一樣的，但是擁有更多量子比特。超導(dǎo)量子計(jì)算芯片無(wú)法在常溫下工作，需要放入稀釋制冷機(jī)中，稀釋制冷機(jī)的溫度比絕對(duì)零度（零下273.15℃）僅高了0.01℃，避免熱量（噪音）對(duì)量子態(tài)進(jìn)行干擾。
“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里把量子計(jì)算機(jī)做成了，大家如何應(yīng)用？現(xiàn)在我們就要把量子計(jì)算走向?qū)嵱没穆肪€打通?！狈惰煺f(shuō)，136量子比特芯片位于北京量子信息科學(xué)研究院，18和10量子比特芯片在中國(guó)科學(xué)院物理研究所位于懷柔的實(shí)驗(yàn)室。量子計(jì)算云平臺(tái)將這些量子算力整合，提供給所有人聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。云平臺(tái)兼容國(guó)際通用的開放量子匯編語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，提供了圖形界面、量子匯編語(yǔ)言和客戶端三種提交量子計(jì)算任務(wù)的形式，方便用戶多種應(yīng)用需求。
大眾可以利用量子云平臺(tái)進(jìn)行體驗(yàn)、教學(xué)和科研
目前Quafu量子計(jì)算云平臺(tái)在單芯片量子比特?cái)?shù)和芯片數(shù)量上都處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。云平臺(tái)測(cè)控精度高，可實(shí)現(xiàn)18量子比特的全局糾纏，軟件功能齊全，是國(guó)際先進(jìn)的量子計(jì)算云平臺(tái)。
范桁解釋說(shuō)，經(jīng)典計(jì)算比特只能處于0和1兩個(gè)狀態(tài)，但量子計(jì)算不同，量子比特是0和1的疊加態(tài)，帶來(lái)了超強(qiáng)的并行計(jì)算能力。在解決某些問(wèn)題時(shí)，經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要1萬(wàn)年，量子計(jì)算機(jī)需要200秒。
他舉例說(shuō)，郵遞員（物流優(yōu)化）問(wèn)題是一個(gè)非常復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，即郵遞員送多個(gè)點(diǎn)位的快遞如何走最省時(shí)省力，由于可選擇的路徑隨著點(diǎn)位個(gè)數(shù)指數(shù)級(jí)增加，要從中篩選出較優(yōu)的路徑十分困難，而量子計(jì)算機(jī)在計(jì)算這類問(wèn)題時(shí)明顯優(yōu)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)，物流優(yōu)化是量子計(jì)算一個(gè)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
他說(shuō)，通常情況下，比特?cái)?shù)越大，量子計(jì)算機(jī)的算力越好，在科研人員在實(shí)際應(yīng)用匯總發(fā)現(xiàn)，存在比特?cái)?shù)越大、誤差越大的情況?！八?8個(gè)比特芯片就可以完成的計(jì)算無(wú)需調(diào)用136個(gè)比特芯片?！?/p>
量子云平臺(tái)是量子計(jì)算機(jī)走向應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)量子計(jì)算的生態(tài)就是基于此系統(tǒng)。大眾可以利用量子云平臺(tái)進(jìn)行體驗(yàn)、教學(xué)和科研，也可以嘗試一些實(shí)際應(yīng)用，比如量子金融、量子模擬、量子游戲等；科研機(jī)構(gòu)和高科技公司可以基于云平臺(tái)構(gòu)建自身的應(yīng)用軟件，把其中需要涉及量子計(jì)算的部分通過(guò)云計(jì)算連接實(shí)驗(yàn)室的量子計(jì)算機(jī)，從而完成復(fù)雜的任務(wù)。
云平臺(tái)已開放測(cè)試，運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)50余萬(wàn)次
Quafu量子計(jì)算云平臺(tái)已對(duì)國(guó)內(nèi)外用戶開放測(cè)試，有2000余名量子計(jì)算研究者和學(xué)生注冊(cè)，運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)50余萬(wàn)次，顯示其運(yùn)行穩(wěn)定高效。國(guó)內(nèi)一些研究組已經(jīng)通過(guò)Quafu量子計(jì)算云平臺(tái)遠(yuǎn)程調(diào)用量子芯片順利完成了科研任務(wù)，還有些研究者基于云平臺(tái)構(gòu)建了各自的科研或者應(yīng)用軟件，量子計(jì)算的生態(tài)建設(shè)已逐步開展。
量子計(jì)算云平臺(tái)是量子計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)際科研機(jī)構(gòu)和科技公司都把量子云平臺(tái)作為重要的發(fā)展方向，包括傳統(tǒng)的芯片公司和云計(jì)算公司都涉及此方向，盡早發(fā)展具有全鏈條自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的量子計(jì)算云平臺(tái)非常必要。Quafu量子計(jì)算云平臺(tái)處于國(guó)際先進(jìn)水平，技術(shù)上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。以后經(jīng)過(guò)持續(xù)發(fā)展，有望在規(guī)模和技術(shù)上和國(guó)際最先進(jìn)的量子云平臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。
范桁稱，量子計(jì)算的生態(tài)是基于云平臺(tái)來(lái)建設(shè)的，所以云平臺(tái)的發(fā)展越早越好，而且需要長(zhǎng)期迭代，和量子計(jì)算及用戶共同成長(zhǎng)，不斷積累用戶才能體現(xiàn)出價(jià)值。未來(lái)，大眾生活的方方面面將既依賴傳統(tǒng)的算力，也依賴量子算力，而量子算力就是基于量子計(jì)算云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的?！爸袊?guó)在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域錯(cuò)過(guò)了最初的發(fā)展黃金期，但是量子計(jì)算機(jī)給了我們新的機(jī)遇，以量子計(jì)算云平臺(tái)為抓手發(fā)展量子芯片、量子操作系統(tǒng)和建設(shè)生態(tài)，前景遠(yuǎn)大?！?/p>
