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2020年09月22日
【安徽日报】量子计算 从实验室走向工程实现

9月12日,国内首个超导量子计算云平台在合肥上线。该平台基于超导量子计算机“悟源”,向全球用户提供真实的量子计算云服务——

本报记者 陈婉婉

工作人员安装超导量子计算机。本报记者 徐旻昊 摄

悟源使用的6个量子比特的超导量子处理器。本报记者 徐旻昊 摄

工作人员调试测控一体机。本报记者 徐旻昊 摄

量子力学的理论自诞生到现在已经一百多年,近年来全球关于量子的科学技术不断突破,量子时代离我们越来越近。量子计算,正是这奇伟瑰怪的量子世界的主角之一。

9月12日,国内首个超导量子计算云平台在合肥上线。该平台基于超导量子计算机“悟源”,向全球用户提供真实的量子计算云服务。这个令人鼓舞的消息传来,再次将量子计算推为世人关注的热点。

国产量子计算工程化迈出第一步

量子计算作为下一代信息技术的核心,有望帮助人类超越经典技术的瓶颈,实现远超当前的算力飞跃。当前,全球主要国家与各大科技公司都在持续加大对量子计算领域的投资强度。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息、运行的是量子算法时,它就是量子计算机。2019年9月,谷歌基于53比特量子计算机证明了量子优越性,量子计算机的发展受到社会各界的重视。目前致力实现量子计算机商业化的公司,除了国外的谷歌、英特尔、IBM等科技巨头,国内的本源量子、阿里云、华为等也都有自己的量子计算研究机构。“现在计算机处理信息所用的设备,都来源于量子力学的经典器件。而要处理量子信息,需要用量子力学的量子器件,它的性能远远超过现在的器件。因此,人类社会从经典信息技术时代跨越到量子信息技术时代,标志就是量子计算机。”中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿认为,“什么时候通用量子计算机得到广泛应用,什么时候我们社会就进入到了量子时代。”

坐落在合肥市高新区的本源量子,依托中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室,在量子计算领域拥有十多年的研发经验与技术积累,致力于实现量子计算应用落地。9月12日发布的超导量子计算云平台,便是基于本源量子自主研发的超导量子计算机——“悟源”,搭载6比特超导量子处理器夸父KF C6-130,保真度、相干时间等各项技术指标均达到国际先进水平,是一台能够脱离实验室环境稳定运行的超导量子计算系统,也是国内率先实现工程化的量子计算机。

“此量子计算云平台的推出,意味着我国量子计算机正走出实验室。”本源量子董事长孔伟成告诉记者。他认为,量子计算走出实验室分为两个阶段:第一个阶段是从科学研究到工程实现;第二个阶段是从工程实现到产业落地。量子云平台的公布是量子计算从较低成熟度的科学研究水平向更高技术成熟度的工程实现的一个标志。

据悉,为了让量子计算技术走出实验室,真正地服务人类社会,本源量子一直在努力推动我国量子计算机的工程化发展。2018年,本源量子推出国内首个量子计算机控制系统,成为全球第三个制造出该系统的商业公司。此次更是推出第二代32比特量子计算机控制系统,为下一步研制更高位数的量子计算机奠定了坚实基础。

“量子云”腾空填补国内空白

当前量子计算机仍需要严苛的运行环境与复杂的辅助设备,这些系统造价高昂,普通用户很难接触。为了让更多的用户体验、学习、探索量子计算,国际主要的量子计算公司都开发了各自的量子云平台,使用云技术连接用户与真实的量子计算设备。

2016年,IBM公司率先研发出世界上第一个基于5位超导量子计算机的量子云平台,之后便搭建了一套完整的量子计算机。目前,IBM已经有22台公开的量子计算机,有23万人次使用了量子计算机,其中包括100余家企业单位和科研机构。

在此前所开放的量子计算云平台中,真正同IBM一样能够提供真实量子计算机服务的公司全世界范围内有5家,但无一家中国公司。本源量子超导量子计算云平台的上线打破了这一格局。

据介绍,本源量子在2017年推出了国内首个量子计算云平台,此次正式接入“悟源”超导量子计算机,为用户提供真实量子计算服务。目前,本源量子云是国内唯一一个向普通用户提供真实量子计算服务的量子云平台,填补了该领域的国内空白。“悟源”将通过本源量子云平台,向用户免费提供基于6比特真实超导量子芯片的计算服务。同时,为满足普通用户的体验需求与专业用户的开发需求,平台提供了图形化编程与代码编程两种量子计算在线编程方式。“虽然目前‘悟源’的量子处理器只有6个比特,但就像小孩学走路,开始走路总是晃晃悠悠,以后一定能健步如飞。”郭光灿说。据悉,本源量子已在研发下一代24比特超导量子芯片与量子计算机控制系统,预计将在明年底推出60比特的“悟源”超导量子计算机。

这朵绚丽腾空的“量子云”,将有助于各行业开发人员、学者共同探索量子计算的实际应用,创造更多价值。为确保服务长期可靠,保证每一个环节都能实时响应并得到正确执行,本源量子还在同时搭建五套同等的“悟源”系统,互为备份,保证真实量子计算的服务长期开放。未来,本源量子云还将同IBM Q Experience、微软Azure、亚马逊Braket等平台一起,为全球用户提供优质的量子云服务。

典型量子计算应用落地有声

超导量子计算机“悟源”搭载了本源量子自主研发的超导6比特量子处理器——夸父 KF C6-130。该量子处理器采用“本源初代”架构,采取国际上成熟的一维链状Xmon结构超导量子比特设计。利用十字电容和约瑟夫森结构建超导量子比特,通过“数据总线”实现一组超导量子比特的联合读取操作,近邻之间通过电容耦合实现两比特量子逻辑门。该处理器运行、操控、读取功能稳定,保真度、相干时间等多项技术指标达到国际先进水平。

为了让用户更好地理解、使用本源超导量子计算云平台,开发出更为多样与实用的量子算法与量子程序,本源量子还推出了复杂网络排序应用、手写数字识别应用、用户偏好行为预测应用这三款典型的量子计算编程应用。三款应用均基于目前成熟的量子算法,由本源量子团队使用自主研发的量子编程框架QPanda与量子编程语言QRunes开发。其中,复杂网络排序应用可以对复杂网络节点进行重要性综合评价,探究网络影响力最大化问题;手写数字识别应用通过量子神经网络的模型构建实现线路的参数训练;用户偏好行为预测应用通过实现量子关联规则挖掘算法,加速挖掘分析复杂关联数据之间的内在联系。

据介绍,本源量子将依托本源量子计算产业联盟OQIA,整合上下游资源,为相关行业用户提供量子计算机整机搭建、行业应用开发、量子软硬件定制等服务,助力量子计算产业发展。“去年9月,谷歌宣布使用53比特超导量子计算机实现‘量子霸权’,证明了量子计算机在特定问题上全面超越经典计算机的能力。希望未来三到五年内,我们中国也能超越‘量子霸权’!”本源公司相关负责人说。

9月12日,合肥本源量子计算科技有限责任公司正式上线其自主研发的超导量子计算云平台——“悟源”,全球用户可以在该平台免费使用真实的量子计算服务。“悟源”搭载了有6个量子比特的超导量子处理器“夸父 KF C6-130”,其保真度、相干时间等各项关键技术指标处于国际先进水平。

《安徽日报》(2020年09月22日12版)

http://app.ahrb.com.cn/ahrb/content/202009/22/c176489.html


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