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量子计算云平台“中国版”启动
2017-10-12 14:43:00  来源:新华社

11日,量子计算云平台“中国版”正式启动,量子计算的商业化落地近在咫尺。第二次量子信息革命正在加速到来,微观世界的中国“探梦者”,将如何解锁量子的“新密码”,开启未来科技的“新引擎”?

云平台“中国版”启动,开启量子计算产业化落地

这一云平台,由中科院与阿里云合作发布。据介绍,这是为用户提供量子计算的起点,希望推动量子计算产业化,实现三方面的愿景:一是提升现有计算,包括提升机器学习、组合优化等性能,带动基于这些核心计算的业务;二是赋能新兴产业,营造量子信息技术的生态系统;三是扩充安全,加强已有的量子加密通信技术,使用量子卫星,推出基于量子密码的安全计算。

将量子计算商业化,已经是全球业界的共识。2016年,IBM就向公众开放了一款基于云的量子计算平台——“Quantum Experience”,用户登录后能使用一台5量子比特的量子计算机进行算法或实验模拟;2017年3月,又宣布计划建立业界首个商用通用量子计算平台IBM Q。

让更多人参与到量子计算的探索和研究中,无疑可以加快其突破的速度;但量子计算也并非是“万能”的,其目的主要是用来处理过于复杂和发展太快、以至于传统计算系统无法处理的各种问题。中科院院士、中国科技大学常务副校长潘建伟说,目前平台提供25量子比特的经典计算仿真环境,2017年底基于10个超导量子比特的量子计算将上线。

中国科学技术大学教授朱晓波是10个超导量子比特纠缠的主要实现者之一。他告诉记者,量子计算有两条实现路径,一是通用量子计算,这是非常艰难的,需要实现量子容错等。而在计算深度和比特有限的情况下,能否制造一个模拟机,在某些特定问题上,比超级计算机更快,就成了现在的路径。“我们将10个超导量子比特的量子处理器接入云端,希望大家都参与,试图打通科研到应用。”

计算能力百万倍增加,实现“量子称霸”成为可能

“量子计算发展的进程比我想象得要快得多。”潘建伟说,中国科学家已经在实验室实现了目前已知的所有量子算法的验证。

他预计,团队将在今年底发布一台可上网的、基于超导量子比特的量子计算机;希望到明年,完成对更多数目的量子比特高精度操纵。最终,计算能力将超越目前最强大的超级计算机,实现“量子称霸”。实现后可用于很多实用性的研究,例如研究量子退火的机制,实现高效全局的最优搜索,使得指挥交通、理解图像等更加简便、迅速。

计算能力极限的大幅提升,意味着量子计算机可以分析更多数据。比如,实现精准的天气预报,躲避飓风海啸;计算优化的出行线路,让城市减少堵车;识别有效的分子组合,降低药物的研发成本和周期;甚至可以用于探索太空,较快辨别可能存有生命体的行星。

潘建伟预测,希望能通过5-10年的努力,实现数百个量子比特的相干操纵,届时对特殊问题的处理能力,将是现在计算能力总和的100万倍。在求解材料设计、化学研究、物理研究等方面特别需要、特别有用的问题上,真正超越“超级计算机”,最终还将拓展到量子人工智能领域。

第二次量子信息革命加速到来,中国“量子人”将做什么?

信息技术的发展,很大程度上是量子力学奠定了根本的基础。通过对量子力学理论的观测和应用,催生了第三次产业变革,同时也带来了两个问题。

一是安全性的问题。信息传输过程中,所有依赖计算复杂度的经典加密算法,原则上随着计算能力的提高,都是会被破解的。信息安全的瓶颈日益凸显。

二是大数据带来的计算能力瓶颈。要把数据中的有效信息提取出来,需要庞大的计算能力,否则数据就是垃圾。尽管现在每部手机的计算能力和当时“登月计划”中用到的是同等量级,但现在全世界的计算能力仍然是非常有限的,大约在2的80次方左右。进入纳米量级后,量子效应将起到主要的作用,原有的摩尔定律也将遇到瓶颈。

“非常有意思的是,量子力学同时为解决这些问题做好了准备,第二次量子信息革命正在加速到来”。潘建伟说,量子信息学将有三方面的应用:第一是利用量子通信提供原理上无条件安全的加密;第二是利用量子计算实现超快的计算能力,一个亿级变量的方程组计算,用现在最快的超级计算机也需要100年,而用量子计算机只需要0.01秒;第三是实现量子精密测量。

对于量子时代的科学应用,中国“量子人”团队有着明确的科研路线图:通过量子通信研究,从初步实现局域量子通信网络,到实现多横多纵的全球范围量子通信网络;通过量子计算研究,为大规模计算难题提供解决方案,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现新一代定位导航等。



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