揭秘“中国版”量子计算云平台

揭秘“中国版”量子计算云平台

计算能力百万倍提升、信息无条件安全加密

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,推动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。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速度;但量子计算也并非“万能”的,其目的主要是用来处理过于复杂和发展太快,以致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。”

计算能力百万倍提升,实现“量子称霸”成为可能

“量子计算发展的进程比我想象的要快得多。”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的高精度操纵。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,较快辨别可能存在生命体的行星。

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年“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,在2的80次方左右。进入纳米量级后,量子效应将起到主要作用,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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记者从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队开发的“本源量子计算云服务平台”于10月11日上线,基于我国自主研发的两款量子芯片和首款量子编程语言,公众可上网使用量子计算并编写自己的“量子软件”。

我国的量子计算研究处于世界前沿。中科大郭光灿团队此次推出的“本源量子计算云服务平台”,兼具科普、教学、编程等多重功能。公众通过互联网远程登录,可使用我国自主研发的6位量子比特超导芯片Spcd-6Q和2位量子比特半导体芯片Semi-2Q,以及最大支持30位的量子仿真器来实现应用。

郭光灿团队成员、我国“超级973”重大科技专项“固态量子芯片”项目首席科学家郭国平介绍,本源量子计算云平台的一大突破是推出了全球首款半导体量子芯片编程语言“量子音符”,目的在于通过免费的云服务扩大公众对量子计算的认知,并吸引更多的人使用量子编程语言参与开发应用。据新华社

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责任编辑:桂楷东
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