量子算力 飞向寻常百姓家

10月中旬，合肥本源量子计算科技有限公司联合中科院量子信息重点实验室发布量子计算云平台，本源量子计算云平台同时推出移动端与桌面端，目前包含一个最大支持30位的量子仿真器，近期还会开放6位超导量子芯片和2位半导体芯片的在线演示。在世界范围内，高校、大企业乃至初创型高科技企业，在量子计算机算力领域的竞争已经展开。

[在“云端”]云平台将采用6比特超导芯片

在中科院量子信息实验室内，由实验室联合合肥高新区的本源量子计算科技有限公司（以下简称“本源量子”）发布的量子云计算平台正在悄无声息地运作，本源量子总经理贾志龙告诉安徽商报记者：从10月中旬云平台发布之后，云平台已经进行了几百次运算。“平台是免费开放的，我们尚不知道是哪些人、哪些机构在平台上运算过。”贾志龙说。这意味着，高冷的“量子计算”正在走出实验室，飞入平常百姓家。

2016年5月，IBM全球首发量子计算云平台。时隔一年，清华大学、阿里巴巴、本源量子计算公司分别上线类似量子云平台。在世界范围内，高校、大企业乃至初创型高科技企业，在量子计算机算力领域的竞争已经展开。

据悉，本源量子云平台采用6比特超导芯片，较之IBM世界首发5比特量子云平台，多操纵了一个比特。在经典计算机体系内，一个比特可能毫无重量，然而在量子计算机领域，比特的数量足以颠覆整个算力世界。随着比特数增长，量子计算机的计算速度将获得指数级增长。

谷歌在Nature上发表的论文显示，一台50个比特的小型量子计算机就可以进行寻找最优解、分子模拟等工作，对机器学习、化学制药有着巨大的潜在应用和商业价值。

一旦超导量子操纵做到100个粒子，那么它对某些特定问题的计算能力，就可以达到目前全世界所有计算能力之和的100万倍。据中国科学技术大学潘建伟院士称，这也不过是十年内的事情。

[很高“冷”]工作环境温度逼近绝对零度

贾志龙和他的团队所做的工作，就是把量子计算机的算力放在“云端”，使得任何人都可以调用这种“洪荒之力”。

你可能会问：为什么一定要“云计算”？为什么不能由一家公司生产一种个人量子PC，让我们在家里使用？实际上，起码从目前来看，这是十分困难的技术路线。“由于量子计算机的体系是微观体系，对于温度带来的噪声干扰会非常敏感，一旦噪声带来的影响与我们量子体系的能级间隔相当，就会对计算结果造成干扰。”贾志龙说。

因此，量子芯片需要工作在极低温的环境。如此苛刻的环境要求，意味着量子计算机很难像手机或个人电脑那样普及。“目前本源量子计算芯片的工作环境大约在30毫开尔文左右，换算成摄氏度为零下273摄氏度，这几乎接近了热力学的最低温度——被称为绝对零度的零下273.15摄氏度。”

除此之外，维持量子体系是一件十分艰难的事情，它会在很快的时间内失去它作为量子体系的特性。“我们只有操作和读取得更快，才可以构建一台量子计算机。就像在夏天雕刻冰雕，我们要在冰雕化成水之前完成雕刻和拍照的工作。”

实际上，量子云就是以量子计算为核心的云服务。量子程序将被发送到远程量子服务器上，在云端完成它的编译、执行与测量，最后将结果传回本地。贾志龙认为，这是量子计算算力普及的最优路径。

[懂“语言”]国内首创量子语言Q-Runes

光有量子芯片和量子云还不够，用户要完成量子运算，还必须拥有能和量子计算机对话的“语言”。

这也将是这个新算力世界的竞争焦点之一。贾志龙告诉记者，本源量子计算云平台已经拥有国内首个图形化量子编程界面，并在国内首创量子语言Q-Runes（量子音符），定义行业标准。打开本源量子的网页，平台已经给出完善的量子计算教程和量子云使用说明，让量子“门外汉”也能快速上手量子编程。“目前本源量子云计算仍然是由经典计算机模拟的，芯片和云平台的联系还在搭建中，但基于仿真器进行量子计算体验，包括量子线路和量子语言的编程操作，早在8月中旬就已经实现了。”贾志龙说：“预估将在年底形成真正的量子云计算算力。”

人类可能正在逼近其算力的巅峰。2017年，潘建伟和陆朝阳等科学家协同工作，成功实现10个超导量子比特的高精度操纵，打破了美国方面在2015年创造的9个超导量子比特操纵的纪录。“量子计算的落地是个巨型的系统工程，牵涉到众多方面的技术和能力。”贾志龙说。无论如何，量子计算技术已经关系到一个国家未来发展的基础计算能力，一旦形成突破，掌握这种能力的国家就会迅速建立起全方位战略优势，引领一个时代。

记者梁巍

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