實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用！京企發(fā)布國內(nèi)首臺相干光量子計算機(jī)

量子計算機(jī)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的步伐正在加快。北京玻色量子科技有限公司5月16日發(fā)布了自研100量子比特相干光量子計算機(jī)——“天工量子大腦”，該成果目前已在通信、金融、生物醫(yī)藥、交通等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行了真機(jī)應(yīng)用測試。

量子計算，是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計算的新型計算模式。隨著電子計算機(jī)賴以提升算力的摩爾定律逐漸走到盡頭，人們對新一代計算工具無比渴求，量子計算機(jī)正是備受關(guān)注的新一代計算工具的代表。量子比特是量子計算機(jī)的基本信息單元，當(dāng)前，在實(shí)驗(yàn)室里制備單個或少量的量子比特對量子物理學(xué)家來說已經(jīng)不再是難題，如何制備出成百上千的量子比特并使其在系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行，成為量子計算技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。

據(jù)悉，“天工量子大腦”具有100個計算量子比特，可以解決最高超過100個變量的數(shù)學(xué)問題，已達(dá)國際領(lǐng)先水平。此外，它還實(shí)現(xiàn)了上百規(guī)模光量子之間的“全連接”控制，具備完整的可編程能力，也就是對應(yīng)不同的應(yīng)用場景和不同算法時硬件無需修改，完全通過軟件配置就能實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展、可編程，充分利用光量子計算優(yōu)勢，極大降低了實(shí)際問題的建模復(fù)雜度。

公司首席技術(shù)官魏海介紹，當(dāng)光穿過非線性材料時，其光子的波長和相位都會發(fā)生變化，在精準(zhǔn)控制其能量和相位的過程中，在相空間會出現(xiàn)量子疊加態(tài)效應(yīng)，這也是“天工量子大腦”實(shí)現(xiàn)加速計算的根本原因，玻色量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)利用該效應(yīng)，完成了100光量子比特的并行加速計算。

為了滿足光量子存儲運(yùn)算的極高精度需求，實(shí)現(xiàn)超過100個量子比特的存儲，技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了一款光量子計算專用光纖恒溫控制設(shè)備——“量晷”，該設(shè)備能將光纖的溫度變化穩(wěn)定在千分之一攝氏度量級，即能夠做到0.001攝氏度的溫度穩(wěn)定維持，有效避免環(huán)境溫度波動帶來的光纖內(nèi)存長度誤差。

為了導(dǎo)入計算問題的參數(shù)矩陣，玻色量子自研了光量子測控一體機(jī)——“量樞”，集光量子測量反饋、系統(tǒng)狀態(tài)檢測、計算流程控制等功能于一體，同時控制、讀取和執(zhí)行快速反饋來操控100個計算量子比特。

量子計算應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)的實(shí)際場景中，究竟有何優(yōu)勢？平安銀行l(wèi)ambda創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人崔孝林介紹，其在“天工量子大腦”上實(shí)現(xiàn)了對德國信用數(shù)據(jù)集特征篩選計算的加速，在不到一毫秒的時間內(nèi)完成了相關(guān)問題的求解。這一計算速度與傳統(tǒng)的經(jīng)典計算機(jī)最優(yōu)算法相比，至少實(shí)現(xiàn)了100倍加速。北京航空航天大學(xué)教授、數(shù)據(jù)智能與智慧管理工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任吳俊杰也舉例說道，在復(fù)雜環(huán)境下的動態(tài)決策問題困擾了其很久，量子計算為其提供了新的解決思路和技術(shù)路徑。

北京量子信息科學(xué)研究院科研副院長、清華大學(xué)物理系教授龍桂魯說，在量子計算機(jī)的多種技術(shù)路徑里，天工量子大腦所屬的相干伊辛機(jī)是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的，也是當(dāng)前具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用條件的方向之一。據(jù)悉，玻色量子2020年11月成立于北京朝陽區(qū)，其團(tuán)隊(duì)來自斯坦福、清華、中科院等頂尖院所，目前其成果已率先在金融、通訊、生物醫(yī)藥、交通等領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用探索，推動光量子計算領(lǐng)域?qū)嵱没c產(chǎn)業(yè)化。3個月前，因“天工量子大腦”在通信、金融等領(lǐng)域的巨大潛力，玻色量子團(tuán)隊(duì)獲得了中國移動的產(chǎn)業(yè)投資，這也是量子計算行業(yè)里首例來自產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略投資。