國(guó)內(nèi)最新量子計(jì)算機(jī)真機(jī)亮相！求解加速超100倍，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來(lái)自清華中科院等

明敏 2023-05-17 21:07:58 來(lái)源：量子位

明敏 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

國(guó)內(nèi)量子計(jì)算，迎來(lái)重大新進(jìn)展！

首臺(tái)100量子比特相干光量子計(jì)算機(jī)正式發(fā)布。

它能解決最高超過(guò)100個(gè)變量的數(shù)學(xué)問(wèn)題。

和經(jīng)典優(yōu)化算法相比，求解速度平均加速超100倍；

平均求解結(jié)果優(yōu)于經(jīng)典算法的120%。

舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算Mobius的最大割有148個(gè)，只需0.3毫秒就搞定了，比眨一下還快。

這就是來(lái)自玻色量子的量子計(jì)算機(jī)——“天工量子大腦”。

5月16日，玻色量子舉辦了2023年首場(chǎng)新品發(fā)布會(huì)，直接把自家量子計(jì)算機(jī)抬到現(xiàn)場(chǎng)，完成對(duì)外亮相。

發(fā)布會(huì)不僅介紹了“天工量子大腦”的具體能力、實(shí)際應(yīng)用情況，還細(xì)致講解了具體原理，仿佛上了一場(chǎng)大學(xué)物理課！

目前，玻色量子已和平安銀行、中國(guó)移動(dòng)等展開(kāi)了量子計(jì)算應(yīng)用探索，發(fā)布會(huì)上分別進(jìn)行了案例宣講。

此外據(jù)悉，玻色量子3個(gè)月前剛剛獲得中國(guó)移動(dòng)的產(chǎn)業(yè)投資，這也是量子計(jì)算行業(yè)的首例產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)投。

國(guó)產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)實(shí)用

總體來(lái)看，玻色量子的這場(chǎng)發(fā)布會(huì)不僅是對(duì)外發(fā)布最新自研量子計(jì)算機(jī)，更多層面還在強(qiáng)調(diào)量子計(jì)算的實(shí)用問(wèn)題。

首先，“天工量子大腦”的三大優(yōu)勢(shì)，都體現(xiàn)在解決實(shí)際問(wèn)題上：

• 100個(gè)計(jì)算量子比特
• 求解加速超100倍
• 結(jié)果優(yōu)于經(jīng)典算法120%

其中，具有100個(gè)計(jì)算量子比特，意味著“天工量子大腦”已達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。（對(duì)比來(lái)看，“九章二號(hào)”具有113個(gè)光子）

可以解決最高超過(guò)100個(gè)變量的數(shù)學(xué)問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了上百規(guī)模光量子之間的“全連接”控制。

同時(shí)，“天工量子大腦”具備完整的可編程能力，即對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和不同算法，硬件無(wú)需修改，完全通過(guò)軟件配置即可實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展、可編程，這極大降低了實(shí)際問(wèn)題的建模復(fù)雜度。

玻色量子CEO文凱表示，這是量子計(jì)算從理論優(yōu)勢(shì)向?qū)嵱昧孔觾?yōu)勢(shì)發(fā)展的重要里程碑。

量子計(jì)算的顯著優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在處理大規(guī)模計(jì)算和復(fù)雜問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)數(shù)十個(gè)實(shí)際案例的測(cè)試驗(yàn)證，相比于經(jīng)典優(yōu)化算法，“天工量子大腦”求解速度平均加速100倍。相比暴力破解的窮舉法，加速效果提升了多個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題而言，往往復(fù)雜度越高，量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)越明顯。

并且這種能力有點(diǎn)像AI大模型的能力“涌現(xiàn)”，當(dāng)計(jì)算規(guī)模達(dá)到一定程度后，優(yōu)勢(shì)會(huì)開(kāi)始明顯顯現(xiàn)。

玻色量子表示，100量子比特，就是一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

據(jù)了解，“天工量子大腦”實(shí)現(xiàn)加速，根本原理是利用相空間內(nèi)的量子疊加態(tài)效應(yīng)。

相干光量子計(jì)算機(jī)利用光子作為量子比特，來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和信息處理。

當(dāng)光穿過(guò)非線(xiàn)性材料時(shí)，其光子的波長(zhǎng)和相位都會(huì)發(fā)生變化，在精準(zhǔn)控制其能量和相位的過(guò)程中，在相空間會(huì)出現(xiàn)量子疊加態(tài)效應(yīng)。利用該效應(yīng)，基于timebin，“天工量子大腦”完成了100光量子比特的并行加速計(jì)算。

timebin用于描述量子光學(xué)中關(guān)于時(shí)間的分割和編碼方式，將時(shí)間分割成若干個(gè)離散的區(qū)間或時(shí)間槽，每個(gè)時(shí)間槽代表一個(gè)特定的時(shí)間段，光子到達(dá)或離開(kāi)時(shí)間被映射到相應(yīng)的時(shí)間槽中，這種時(shí)間分割可以用來(lái)編碼和傳輸量子信息。

值得一提的是，為了方便進(jìn)一步理解“天工量子大腦”的能力，玻色量子CTO魏海直接在現(xiàn)場(chǎng)來(lái)了一節(jié)“物理課”。

他表示，在實(shí)際問(wèn)題求解中，“天工量子大腦”適用于高效求解組合優(yōu)化問(wèn)題。

最具代表性的是21個(gè)NP-Complete模型（簡(jiǎn)稱(chēng)“NPC”），這個(gè)模型的應(yīng)用在生活中很常見(jiàn)，比如打開(kāi)地圖、外賣(mài)軟件，優(yōu)化路徑規(guī)劃就需要用到這個(gè)模型。

我們研發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是學(xué)術(shù)界還是行業(yè)界、經(jīng)典計(jì)算還是量子計(jì)算，都很喜歡用Max-Cut（最大割）問(wèn)題作為求解的demo。

Max-Cut是一種圖論問(wèn)題，被廣泛研究和應(yīng)用于離散優(yōu)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)和理論物理等領(lǐng)域。該問(wèn)題的目標(biāo)是找到一個(gè)圖的劃分，使得圖中兩個(gè)劃分集合之間的邊的權(quán)重之和最大化。

Max-Cut問(wèn)題有許多重要的應(yīng)用，包括社交網(wǎng)絡(luò)分析、電路設(shè)計(jì)、圖像分割、聚類(lèi)分析等。

由此，玻色量子也提出采用在經(jīng)典計(jì)算和量子計(jì)算中都通用的Max-Cut問(wèn)題作為實(shí)用量子計(jì)算的“算力標(biāo)準(zhǔn)”。

此外，為了滿(mǎn)足量子計(jì)算機(jī)在實(shí)用過(guò)程中的各種高要求，玻色量子還已研發(fā)了一系列配套設(shè)備“量晷”、“量樞”等。并推出了“開(kāi)物”SDK，能夠提供定制化開(kāi)發(fā)服務(wù)。

據(jù)了解，目前玻色量子已經(jīng)和平安銀行、中國(guó)移動(dòng)等達(dá)成合作，將量子計(jì)算應(yīng)用于金融、云計(jì)算、通信、電力等場(chǎng)景。

玻色量子是誰(shuí)？

玻色量子成立于2020年，專(zhuān)注于量子計(jì)算，base北京朝陽(yáng)區(qū)。

目前公司已獲得4輪融資，最新一輪PreA+輪融資在億元級(jí)別，由北京中移數(shù)字新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)基金、華控基金聯(lián)合領(lǐng)投，盈富泰克、朝科創(chuàng)等機(jī)構(gòu)跟投。

此前投資方還有點(diǎn)亮資本、元和資本、海貝資本等。

創(chuàng)始人CEO文凱，本碩畢業(yè)于清華大學(xué)，在斯坦福大學(xué)獲得量子計(jì)算博士。

據(jù)芯東西此前采訪(fǎng)，文凱是在大三時(shí)選擇了量子信息學(xué)方向，在進(jìn)入斯坦福大學(xué)后被濃厚的創(chuàng)業(yè)氛圍感染，由此萌生了將量子計(jì)算與產(chǎn)業(yè)真正結(jié)合的想法。

博士畢業(yè)后，文凱曾于谷歌就職，也創(chuàng)辦過(guò)AI領(lǐng)域的企業(yè)。

創(chuàng)始COO為馬寅。

他畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院光電專(zhuān)業(yè)，曾任航天五院神舟飛船精密儀器分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師。

CTO魏海博士本科畢業(yè)于清華大學(xué)，后赴斯坦福攻讀電子工程學(xué)博士，專(zhuān)注高性能計(jì)算、量子計(jì)算領(lǐng)域。

曾研發(fā)世界首個(gè)碳納米管計(jì)算機(jī)并登上Nature封面，曾任阿里高管。

參考鏈接：
https://www.qboson.com/index/