首个具有实现量子优越性潜力的量子计算云平台向全球开放
(相关资料图)
作者／ IT时 报记者 郝俊慧
编辑／ 潘少颖 孙妍
在以量子为主角的未来，需要打破的“霸权”，不仅仅只有算力。
5月31日，全球首个具有实现量子优越性潜力的量子计算云平台对外开放，提供算力服务的是“祖冲之号”同款176比特超导量子计算机。
只要上云，即可使用真实量子计算并非自此而始。2016年，IBM Quantum 第一次通过IBM Cloud对外开放量子系统访问。然而，近几年来，“科技铁幕”缓缓落下，IBM Quantum拒绝中国IP访问，中国科研人员申请谷歌“悬铃木”账号几无成功。
“ 别人越是封锁我们，我们越要开放。 ”在接受《IT时报》在内的媒体采访时，“祖冲之号”量子计算常务副总指挥、国盾量子董事长彭承志表示，量子计算正处于从原型机到专用机的攻坚时期，国外科技巨头通过量子云平台开展科学实验、软件开发与应用探索，提前构筑量子生态，却单单排斥中国量子科研人员，从而形成新的“科技霸凌”，“作为科学家，这事不能忍。”
在新一轮人工智能引发的算力焦虑中，量子计算被认为可能是最有效的“解药”，也是屡屡被针对的中国半导体产业彻底突破“卡脖子”的希望来源。“祖冲之号”量子云平台的推出，不仅仅能为全球科研人员提供量子科研服务，在进一步推动量子计算软硬件发展及生态建设方面，也具有更深远的意义。
据了解，中国科学技术大学教授、“祖冲之号”量子计算总师朱晓波带领的团队正在进一步攻关量子纠错，有望在2026年实现1000比特量子计算能力，保真度达6个9，即错误率为百万分之一，预计到2033年，实现可纠错的百万比特量子计算，且可应用于实际问题。
《流浪地球2》中，几乎无所不能的MOSS出现于2058年，或许，这一次现实将跑赢科幻。
云端体验“量子优越性”
ChatGPT引爆的AIGC热潮，似乎让人们摸到了通用人工智能的“大门”，也推动全球算力大战日趋白热化。无论是英伟达和AMD高端算力芯片被禁售中国，还是要求全球半导体厂商二选一的《芯片和科学法案》，都让“卡脖子”危机比以往来得更加疾风骤雨。此前，多名国内创业者曾对《IT时报》记者表示，希望中国的量子计算能尽快实现通用性，在另一个赛道上突破算力“封锁”。
这并非是一种对“玄学”的信仰。经过40多年的研究，量子计算机已经进入落地阶段，它创造出一种有别于经典冯·诺依曼架构的计算范式，核心任务是通过多量子比特的相干操纵来实现量子计算。
抛开复杂的量子纠缠、叠加态等科技名词，普通人只需记住结论：如果将一个比特比作二维空间，2个纠缠的比特便是四维空间，100个比特构成的系统，便是2的100次方维度空间，就好像你只能用加法和乘法做数学题，而量子上来就是2的n次方，计算能力差数百万倍。
图源：东方IC
2011年，加州理工学院理论物理学家John Preskill首次提出“量子霸权”（国内亦称“量子优越性”），即在计算特定任务时，量子计算对经典计算有着压倒性优势。但在2019年之前，这个概念只存在于理论中，直至谷歌的第一台量子计算机“悬铃木”宣布，对一个53比特、20深度的电路采样一百万次只需200秒，最强的经典超级计算机Summit要得到类似的结果，需要一万年。尽管谷歌得出的这个“差距”备受争议，却首次让全球看到了量子计算落地的真实可能性。
截至目前，全球宣布实现“量子优越性”的量子计算机有四台，分别是美国谷歌的超导计算机“悬铃木”、加拿大Xanadu的光量子计算机Borealis、中国光量子路线的“九章”和超导路线的“祖冲之号”。
此次上云的量子计算机，1:1复刻了升级版的“祖冲之2号”，在66比特的芯片基础上，新增110个耦合比特的控制接口，用户可操纵的量子比特数达到176比特，在全球量子计算云平台中位居首位。
除了比特规模，其他涉及量子计算机性能的连通性、保真度、相干时间等关键指标上，“祖冲之号”云平台接入的新一代量子计算机设计指标也瞄准国际最高水平。不过朱晓波也坦言，位于实验室中的“祖冲之号”可同时操控176比特，是科研人员对各种参数、算法不断调优至极致后最终实现的，而这台位于国盾量子公司的“双胞胎”，仍需要在实际中不断调试提升性能。
“行云流水”的产学研协同
5月31日晚，“祖冲之号”量子计算云平台正式启动。《IT时报》记者登录网站（https://quantumctek-cloud.com），简单注册后便成功登录，不过如需量子计算机使用权限，仍需向客服申请。
根据平台说明，使用云平台时，测试者需编写专业量子程序，并使用Python调用量子计算云平台SDK，随后量子程序会被远程发送至量子计算机，在云端完成编译、运行与测试调试等一系列过程，测试者只需在本地等待并回读线路运行结果。
如此行云流水的背后，是一次产学研协同的经典案例。为了将高性能的量子计算机真机开放给社会，量子创新研究院提供了“祖冲之号”同款量子计算芯片，国盾量子负责测控设备等硬件设施，承担了整机和云平台系统的搭建及运维工作，并与中电科十六所、中科弧光量子等合作研制开发了关键核心器件、国产量子程序编译语言和软件，单前期投入已有数千万元。
科研和科普，是“祖冲之号”量子云平台开放的两大原因。
通过“云”的方式，全球范围内的研究人员、开发人员和企业用户，可以在不购买和维护昂贵的量子硬件设备的情况下，进行量子计算研究与应用。 比如，平台可以为学生、教育工作者和自学者提供一个学习和实践量子计算原理的实验环境；研究人员和开发人员可以使用量子计算云平台测试新算法、优化现有算法并研究量子计算的各种应用；企业用户可以借助量子计算云平台探索量子计算在各行业的潜在应用，例如材料科学、金融、药物研发和优化问题等。
发布会当晚，多场实验在云平台上进行了现场演示，从结果来看，模拟签名等经典计算领域可实现的AI应用，已有较为不错的结果。
朱晓波对此谨慎地表示，云平台还不能直接提供算力，只能算量子研究的“大号玩具”。不过，作为首个在全球超导量子路线上具有实现量子优越性潜力、对外开放的量子计算云平台，它将可以让公众真正体验到“量子优越性”，“这是极有价值的。”
拒绝“历史重演”
投资界有一条被奉为圭臬的“时光机器理论”，指的是充分利用不同国家和行业之间发展的不平衡，以发达市场的经验开发相对落后的市场，仿佛坐上时光机，穿越过去和未来。
如今，全球掀起一场“算力战争”，量子计算成为各国科技竞争的主要战场，谁都有可能坐上“时光机”，成为未来的苹果和微软。
关于生态和产业链的“量子暗战”也已打响。全球知名市场研究分析机构CB Insights近日出具的一份报告透露了谷歌、微软、亚马逊、IBM和英特尔雄心勃勃的量子路线图，比如谷歌正尝试利用量子计算，在其整个业务中推进人工智能计划，甚至为此开发了用于构建量子机器学习模型的开放的源代码平台TensorFlow quantum；IBM则拥有100多项量子计算专利，是其他几家大型公司之和；最近的“当红炸子鸡”英伟达，早在去年便发布了用于加速量子计算的软件开发工具包cuQuantum，并与IBM、Xanadu等多家公司合作，以不断扩大的生态系统和生态协作进入量子计算市场，创建量子计算的编程模型。
显然，经典计算领域的“先驱们”，希望历史在量子计算领域重演，而中国是他们最为忌惮的对手，IBM、谷歌的量子云平台都对中国关起了大门，但中国的科学家们拒绝“历史再现”。
“从科研角度看，做量子云平台费力不讨好，可必须要做。”彭承志表示，西方科技巨头对中国的“封锁”恰恰也是一种动力，“祖冲之号”量子计算云平台向全球开放，将打破新的“世界霸权”，促进中国量子计算自主可控产业链发展，有助于量子技术和产业生态的健康发展。
中国的科学家们从一开始便决心不能再被“卡脖子”。“我们一直很注意培养国内供应链，同样一个零部件，就算国产性能还比较差，我们也会坚持国产化，但会向厂商提出要求，希望达到我们的指标。”朱晓波透露，目前，除了半导体制作设备暂时还无法实现全部国产化之外，“祖冲之号”几乎所有的零部件都可以自己解决。
彭承志也表示，目前中国与全球最先进的量子研究站在同一起跑线，未来将是“你中有我，我中有你”的状态，目前量子通信领域的一些专用器件，不仅实现了国产化，而且是国际上做得最好的芯片。
不 过，朱晓波也担心，近几年国内量子计算炒作过于凶猛，原本的真实面貌不能呈现给广大公众，真正的量子计算研究反而会被“捧杀”，他呼吁整个行业要沉下心来，“我们正处于严肃的科研加速技术迭代阶段，浮夸只会伤害这个领域，只要不走偏，一步步走下去，在这个赛道上我们很有信心。”
排版／ 季嘉颖
图片／ “祖冲之号”量子计算云平台 东方IC
来源／《IT时报》
E N D
