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聯網就能用上全球領先的量子計算機?這一夢想正走進現實。2023年5月31日,在中科院量子信息與量子科技創新研究院(以下簡稱“量子創新研究院”)的指導下,在中科院軟件所和中電科十六所的技術支持下,科大國盾量子技術股份有限公司(以下簡稱“國盾量子”)攜手弧光量子等伙伴發布新一代量子計算云平臺,接入“祖沖之號”同款176比特超導量子計算機。
量子計算云平臺對外開放
這不僅刷新了我國云平臺的超導量子計算機比特數紀錄,也是國際上首個在超導量子路線上具有實現量子優越性潛力、對外開放的量子計算云平臺。
據中國科學技術大學教授、“祖沖之號”量子計算總師朱曉波介紹,比特數是衡量量子計算機可實現的計算能力的重要指標,中國科大“祖沖之號”研發團隊在原“祖沖之號”66比特的芯片基礎上做出提升,新增了110個耦合比特的控制接口,使得用戶可操縱的量子比特數達到176比特。
除了比特規模,在其他涉及量子計算機性能的連通性、保真度、相干時間等關鍵指標上,“祖沖之號”云平臺接入的新一代量子計算機的設計指標也瞄準國際最高水平,在實際中調試提升其性能。
量子計算是一種操縱量子比特進行計算表達的計算模式。經典計算機中處理信息的最小單位——比特,同一時間只能表示1或者0;而量子存在疊加態的特性,可同時表示1和0,利用這種性質處理數據時可以并行運算。
換句話說,經典計算機一次只能處理一個信息,而量子計算機一次可以處理N個信息的疊加,計算效率大大提高。
量子計算云平臺旨在通過云技術連接用戶與量子計算設備,支持用戶遠程進行量子計算。目前全球接入量子計算真機的云平臺很少。此前,中國科大研究團隊構建了66比特可編程超導量子計算機“祖沖之號”,是目前全球僅有的2臺完成了“量子計算優越性”里程碑實驗的超導量子計算機之一。但“祖沖之號”量子計算機需要服務于重大科技攻關項目,難以滿足外部體驗和使用需要。
量子計算走向應用的重要一步
為了將量子計算機真機開放給社會,新一代量子計算云平臺項目誕生。其中,量子創新研究院提供了“祖沖之號”同款量子計算芯片,國盾量子提供了測控設備等硬件設施,承擔了整機和云平臺系統的搭建及運維工作,與中電科十六所、中科弧光量子等合作研制開發了關鍵核心器件、國產量子程序編譯語言和軟件,共同建設了新的176比特超導量子計算機并上線云平臺。
“祖沖之號”量子計算有關負責人認為,量子計算未來可為密碼分析、人工智能、氣象預報、資源勘探、藥物設計等所需的大規模計算難題提供解決方案,其中量子計算云平臺是量子計算走向應用的重要一步。
對于量子計算的發展方向,國內外學術界已經達成共識:第一個階段是“實現量子優越性”,即針對特定問題的計算能力超越經典超級計算機(目前全世界只有兩臺超導量子計算機實現,美國懸鈴木、中國祖沖之二號);目前,我國是世界上唯一在兩種物理體系達到這一里程碑的國家。
第二個階段是實現具有應用價值的專用量子模擬系統,即相干操縱數百個量子比特,應用于機器學習等特定問題,達到該階段需要5至10年。
第三個階段是實現可編程的通用量子計算機,能在密碼破解、大數據搜索、人工智能等方面發揮巨大作用。由于量子比特不可避免地會受到環境噪聲的影響而出錯,對于規模化的量子比特系統,通過量子糾錯來保證整個系統的正確運行是必然要求,也是未來一段時期內面臨的主要挑戰。
（安徽商報融媒體記者 梁巍）