原標(biāo)題:量子計(jì)算云平臺“中國版”啟動 量子信息革命正在加速到來
11日,量子計(jì)算云平臺“中國版”正式啟動,量子計(jì)算的商業(yè)化落地近在咫尺。第二次量子信息革命正在加速到來,微觀世界的中國“探夢者”,將如何解鎖量子的“新密碼”,開啟未來科技的“新引擎”?
云平臺“中國版”啟動,開啟量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化落地
這一云平臺,由中科院與阿里云合作發(fā)布。據(jù)介紹,這是為用戶提供量子計(jì)算的起點(diǎn),希望推動量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)三方面的愿景:一是提升現(xiàn)有計(jì)算,包括提升機(jī)器學(xué)習(xí)、組合優(yōu)化等性能,帶動基于這些核心計(jì)算的業(yè)務(wù);二是賦能新興產(chǎn)業(yè),營造量子信息技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng);三是擴(kuò)充安全,加強(qiáng)已有的量子加密通信技術(shù),使用量子衛(wèi)星,推出基于量子密碼的安全計(jì)算。
將量子計(jì)算商業(yè)化,已經(jīng)是全球業(yè)界的共識。2016年,IBM就向公眾開放了一款基于云的量子計(jì)算平臺——“Quantum?。牛穑澹颍椋澹睿悖?rdquo;,用戶登錄后能使用一臺5量子比特的量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行算法或?qū)嶒?yàn)?zāi)M;2017年3月,又宣布計(jì)劃建立業(yè)界首個商用通用量子計(jì)算平臺IBM?。?。
讓更多人參與到量子計(jì)算的探索和研究中,無疑可以加快其突破的速度;但量子計(jì)算也并非是“萬能”的,其目的主要是用來處理過于復(fù)雜和發(fā)展太快、以至于傳統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)無法處理的各種問題。中科院院士、中國科技大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉說,目前平臺提供25量子比特的經(jīng)典計(jì)算仿真環(huán)境,2017年底基于10個超導(dǎo)量子比特的量子計(jì)算將上線。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授朱曉波是10個超導(dǎo)量子比特糾纏的主要實(shí)現(xiàn)者之一。他告訴記者,量子計(jì)算有兩條實(shí)現(xiàn)路徑,一是通用量子計(jì)算,這是非常艱難的,需要實(shí)現(xiàn)量子容錯等。而在計(jì)算深度和比特有限的情況下,能否制造一個模擬機(jī),在某些特定問題上,比超級計(jì)算機(jī)更快,就成了現(xiàn)在的路徑。“我們將10個超導(dǎo)量子比特的量子處理器接入云端,希望大家都參與,試圖打通科研到應(yīng)用。”
計(jì)算能力百萬倍增加,實(shí)現(xiàn)“量子稱霸”成為可能
“量子計(jì)算發(fā)展的進(jìn)程比我想象得要快得多。”潘建偉說,中國科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了目前已知的所有量子算法的驗(yàn)證。
他預(yù)計(jì),團(tuán)隊(duì)將在今年底發(fā)布一臺可上網(wǎng)的、基于超導(dǎo)量子比特的量子計(jì)算機(jī);希望到明年,完成對更多數(shù)目的量子比特高精度操縱。最終,計(jì)算能力將超越目前最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)“量子稱霸”。實(shí)現(xiàn)后可用于很多實(shí)用性的研究,例如研究量子退火的機(jī)制,實(shí)現(xiàn)高效全局的最優(yōu)搜索,使得指揮交通、理解圖像等更加簡便、迅速。
計(jì)算能力極限的大幅提升,意味著量子計(jì)算機(jī)可以分析更多數(shù)據(jù)。比如,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào),躲避颶風(fēng)海嘯;計(jì)算優(yōu)化的出行線路,讓城市減少堵車;識別有效的分子組合,降低藥物的研發(fā)成本和周期;甚至可以用于探索太空,較快辨別可能存有生命體的行星。
潘建偉預(yù)測,希望能通過5-10年的努力,實(shí)現(xiàn)數(shù)百個量子比特的相干操縱,屆時對特殊問題的處理能力,將是現(xiàn)在計(jì)算能力總和的100萬倍。在求解材料設(shè)計(jì)、化學(xué)研究、物理研究等方面特別需要、特別有用的問題上,真正超越“超級計(jì)算機(jī)”,最終還將拓展到量子人工智能領(lǐng)域。
第二次量子信息革命加速到來,中國“量子人”將做什么?
信息技術(shù)的發(fā)展,很大程度上是量子力學(xué)奠定了根本的基礎(chǔ)。通過對量子力學(xué)理論的觀測和應(yīng)用,催生了第三次產(chǎn)業(yè)變革,同時也帶來了兩個問題。
一是安全性的問題。信息傳輸過程中,所有依賴計(jì)算復(fù)雜度的經(jīng)典加密算法,原則上隨著計(jì)算能力的提高,都是會被破解的。信息安全的瓶頸日益凸顯。
二是大數(shù)據(jù)帶來的計(jì)算能力瓶頸。要把數(shù)據(jù)中的有效信息提取出來,需要龐大的計(jì)算能力,否則數(shù)據(jù)就是垃圾。盡管現(xiàn)在每部手機(jī)的計(jì)算能力和當(dāng)時“登月計(jì)劃”中用到的是同等量級,但現(xiàn)在全世界的計(jì)算能力仍然是非常有限的,大約在2的80次方左右。進(jìn)入納米量級后,量子效應(yīng)將起到主要的作用,原有的摩爾定律也將遇到瓶頸。
“非常有意思的是,量子力學(xué)同時為解決這些問題做好了準(zhǔn)備,第二次量子信息革命正在加速到來”。潘建偉說,量子信息學(xué)將有三方面的應(yīng)用:第一是利用量子通信提供原理上無條件安全的加密;第二是利用量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)超快的計(jì)算能力,一個億級變量的方程組計(jì)算,用現(xiàn)在最快的超級計(jì)算機(jī)也需要100年,而用量子計(jì)算機(jī)只需要0.01秒;第三是實(shí)現(xiàn)量子精密測量。
對于量子時代的科學(xué)應(yīng)用,中國“量子人”團(tuán)隊(duì)有著明確的科研路線圖:通過量子通信研究,從初步實(shí)現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò),到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò);通過量子計(jì)算研究,為大規(guī)模計(jì)算難題提供解決方案,實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代信息的有效挖掘;通過量子精密測量研究,實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航等。
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