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量子計算云平臺“中國版”啟動 量子信息革命正加速到來

來源:新華網 2017-10-12 12:12中國投資咨詢網 A-A+

   量子計算云平臺“中國版”正式啟動,量子計算的商業化落地近在咫尺。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,開啟量子計算產業化落地

  這一云平臺,由中科院與阿里云合作發布。據介紹,這是為用戶提供量子計算的起點,希望推動量子計算產業化,實現三方面的愿景:一是提升現有計算,包括提升機器學習、組合優化等性能,帶動基于這些核心計算的業務;二是賦能新興產業,營造量子信息技術的生態系統;三是擴充安全,加強已有的量子加密通信技術,使用量子衛星,推出基于量子密碼的安全計算。

  將量子計算商業化,已經是全球業界的共識。2016年,IBM就向公眾開放了一款基于云的量子計算平臺——“Quantum Experience”,用戶登錄后能使用一臺5量子比特的量子計算機進行算法或實驗模擬;2017年3月,又宣布計劃建立業界首個商用通用量子計算平臺IBM Q。

  讓更多人參與到量子計算的探索和研究中,無疑可以加快其突破的速度;但量子計算也并非是“萬能”的,其目的主要是用來處理過于復雜和發展太快、以至于傳統計算系統無法處理的各種問題。中科院院士、中國科技大學常務副校長潘建偉說,目前平臺提供25量子比特的經典計算仿真環境,2017年底基于10個超導量子比特的量子計算將上線。

  中國科學技術大學教授朱曉波是10個超導量子比特糾纏的主要實現者之一。他告訴記者,量子計算有兩條實現路徑,一是通用量子計算,這是非常艱難的,需要實現量子容錯等。而在計算深度和比特有限的情況下,能否制造一個模擬機,在某些特定問題上,比超級計算機更快,就成了現在的路徑。“我們將10個超導量子比特的量子處理器接入云端,希望大家都參與,試圖打通科研到應用。”

  計算能力百萬倍增加,實現“量子稱霸”成為可能

  “量子計算發展的進程比我想象得要快得多。”潘建偉說,中國科學家已經在實驗室實現了目前已知的所有量子算法的驗證。

  他預計,團隊將在今年底發布一臺可上網的、基于超導量子比特的量子計算機;希望到明年,完成對更多數目的量子比特高精度操縱。最終,計算能力將超越目前最強大的超級計算機,實現“量子稱霸”。實現后可用于很多實用性的研究,例如研究量子退火的機制,實現高效全局的最優搜索,使得指揮交通、理解圖像等更加簡便、迅速。

  計算能力極限的大幅提升,意味著量子計算機可以分析更多數據。比如,實現精準的天氣預報,躲避颶風海嘯;計算優化的出行線路,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。

  潘建偉預測,希望能通過5-10年的努力,實現數百個量子比特的相干操縱,屆時對特殊問題的處理能力,將是現在計算能力總和的100萬倍。在求解材料設計、化學研究、物理研究等方面特別需要、特別有用的問題上,真正超越“超級計算機”,最終還將拓展到量子人工智能領域。

  第二次量子信息革命加速到來,中國“量子人”將做什么?

  信息技術的發展,很大程度上是量子力學奠定了根本的基礎。通過對量子力學理論的觀測和應用,催生了第三次產業變革,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,所有依賴計算復雜度的經典加密算法,原則上隨著計算能力的提高,都是會被破解的。信息安全的瓶頸日益凸顯。

  二是大數據帶來的計算能力瓶頸。要把數據中的有效信息提取出來,需要龐大的計算能力,否則數據就是垃圾。盡管現在每部手機的計算能力和當時“登月計劃”中用到的是同等量級,但現在全世界的計算能力仍然是非常有限的,大約在2的80次方左右。進入納米量級后,量子效應將起到主要的作用,原有的摩爾定律也將遇到瓶頸。

  “非常有意思的是,量子力學同時為解決這些問題做好了準備,第二次量子信息革命正在加速到來”。潘建偉說,量子信息學將有三方面的應用:第一是利用量子通信提供原理上無條件安全的加密;第二是利用量子計算實現超快的計算能力,一個億級變量的方程組計算,用現在最快的超級計算機也需要100年,而用量子計算機只需要0.01秒;第三是實現量子精密測量。

  對于量子時代的科學應用,中國“量子人”團隊有著明確的科研路線圖:通過量子通信研究,從初步實現局域量子通信網絡,到實現多橫多縱的全球范圍量子通信網絡;通過量子計算研究,為大規模計算難題提供解決方案,實現大數據時代信息的有效挖掘;通過量子精密測量研究,實現新一代定位導航等。

關鍵詞:量子計算云平臺
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