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逐鹿量子计算!阿里全方位领跑 比肩国际巨头

现如今但凡略微关注科学科技进展的同学,对于量子力学、量子通信、量子计算、量子计算机等名词肯定不会感到陌生,总感觉凡事和“量子”挂上钩都那么高大上和神秘莫测。

现如今但凡略微关注科学科技进展的同学,对于量子力学、量子通信、量子计算、量子计算机等名词肯定不会感到陌生,总感觉凡事和“量子”挂上钩都那么高大上和神秘莫测。

事实上无论量子通信还是量子计算,都正在从科幻走进现实,而且我国在这两个领域内都处于世界领先地位,尤其是量子计算,国内各大科技巨头企业都在全力角逐,并且均取得了不俗的进展,并不逊色于Google、Intel、微软等国际巨头。

最近,中国科技企业在量子计算领域的突破性成果更是集中绽放:阿里巴巴达摩院着手量子计算系统和超导量子芯片研发,华为发布 HiQ 模拟器,百度宣布成立量子计算研究所,腾讯开始人才布局。

当然,各家的进展程度是不一样的,可以简单地归纳为:阿里领跑、华为追赶、百度加速、腾讯起步。

↑↑↑量子计算芯片

华大学交叉信息研究院院长、图灵奖获得者、中科院院士姚期智近日直言,量子人工智能可能是未来的终极学习机器。

相对基于0和1的经典计算,量子计算是一种基于量子比特的革命性新型计算技术。相比传统计算机,量子计算机的最大区别在于可在很少的步骤中完成经典计算无穷无尽的步骤后才能达到的计算能力。

一旦实现从传统计算机向量子计算机的飞跃,人类的计算力将出现指数级的提升,会给云计算、人工智能、生物制药、材料科学等多个领域带来颠覆式巨变。

不过,量子计算目前仍处于初级研究阶段,量子计算机商用从硬件、软件、算法到系统都面临着非常多的、十分严峻的技术挑战,是一个复杂的系统工程。

↑↑↑基于传统x86架构微处理器的超级计算机

在量子计算领域,阿里巴巴是国内科技企业起步最早、软硬兼备技术布局最完善、自研团队+学术合作人才队伍最强、最接近国际先进水平的。

早在自2015年,阿里就联合中科院年成立了“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”,开始量子计算的前瞻性研究,并结合了阿里云在经典计算算法、架构和云计算方面的技术优势,以及中科院在量子计算和模拟、量子人工智能等方面的优势。

这也是中国科技公司第一次参与量子计算研究。

2017年10月,阿里又成立了前沿与基础科学研究机构达摩院,核心研究方向之一就是量子计算。

率先行动、布局的阿里对人才的吸引力也是强大的,世界知名量子计算科学家近两年相继强势加盟阿里,尤其是阿里达摩院量子实验室创始人、主任、首席科学家施尧耘,是北京大学计算机学士、普林斯顿大学计算机博士、加州理工博士后,曾任美国密西根大学安娜堡分校计算机科学和电子工程系教授。

他师从计算机科学最高奖“图灵奖”得主姚期智院士,研究涉猎量子信息科学的多个领域,在量子计算复杂度、量子电路和量子密码学方面做出了重要贡献。↑↑↑施尧耘

还有马里奥·塞格德(Mario Szegedy),匈牙利裔美国计算机科学家,量子计算领域顶级科学家,两次理论计算机最高奖哥德尔奖得主,今年年初加盟达摩院,其研究成果为计算复杂性、流计算算法和量子算法提供了重要的理论基础。

经过短短两年的积累,阿里在量子计算方面就取得了重大突破和丰硕成果,而且是软硬兼施。

硬件方面,达摩院量子实验室今年5月推出世界最强量子模拟器“太章”,基于阿里计算平台在线集群超强算力,在世界上率先成功模拟了 81(9×9)比特40层的作为基准的随机量子电路,远超此前的 49 比特。

它虽然还不是真正的量子硬件,但是在量子硬件规模与质量仍有很大欠缺的时候,电路模拟具有重要意义,可以作为验证量子算法,辅助算法及硬件设计的工具。

而对于最核心的超导量子芯片、量子计算系统,阿里也已经公开宣布投入了研发,阿里因此成为IBM、微软、Google、Intel之后全球第五家研发量子硬件的大型科技企业,并在国内第一家拥有软硬件结合的全解决方案。

阿里新组建的量子硬件团队设立在集团总部杭州,已吸引了普林斯顿大学等世界顶尖科研与教育机构的多名量子科学家的加盟。

↑↑↑阿里量子模拟

另一方面,没有强劲的硬件支撑,量子计算研究就是无根之水,而在另一方面没有强大的软件,再强的硬件实力也无法真正发挥出来。

为此,阿里量子实验室还将重点研发云端量子计算系统,以及AI、优化、物理模拟等领域的量子加速算法,进一步综合软硬件实力。

当然,再高精尖的技术没有落地应用都是空谈,因此阿里正在与合作伙伴一起探索量子计算的丰富应用场景,包括电子商务、物流、金融、新材料、药物发现等等。

阿里方面提到,希望能在5年内实现量子计算的应用演示,终极目标则是推出基于量子计算的商用系统,通过颠覆性的计算力为阿里客户与社会大众带来更大价值。

除了阿里,其他中国科技巨头在量子计算领域也纷纷取得重大突破。

华为是较为突出的,不久前发布了量子计算模拟器HiQ云服务平台,包括量子计算模拟器与基于模拟器开发的量子编程框架。

基于华为云的超强算力,HiQ可模拟全振幅42量子比特以上、单振幅81量子比特以上,对于低深度电路的单振幅则可模拟169量子比特。

而作为BAT中的另外两大巨头,百度和腾讯则更多地处于模仿和起步阶段,其中百度已成立量子计算研究所,开展量子计算软件和信息技术应用业务研究。段润尧教授出任所长,他曾是悉尼科技大学量子软件和信息中心创办主任,也是悉尼科技大学终身教授、澳大利亚研究理事会未来研究员(ARC Future Fellow)。

腾讯则是最近才开始在量子计算领域开始人才布局,任命香港中文大学教授张胜誉出任腾讯量子实验室杰出科学家。他博士毕业于普林斯顿大学计算机系,研究方向包括量子计算、算法设计和计算复杂性分析、人工智能基础研究。

总的来说,BAT和华为四大科技巨头都瞄准了量子计算这个极具未来价值的高精尖领域,从不同角度纷纷开展自己的研究,尤其是最早起步的阿里,无论人才、研究布局,还是软件算法、硬件设备,都已经大幅领先国内同行,也是最有能力比肩国际巨头的。

不过,量子计算是一个空前的领域,可以在全新的层面上检验我们的知识体系,但每一个进展都艰难而伟大,最终建立实际的量子计算体系将会是极其重大的挑战。

量子计算是人类历史上面临的最艰巨的科技突破之一,需要一个耐心的、长期的过程。对此,阿里方面也有清醒的认识和独特的观点。

施尧耘博士就指出,量子计算正处于软硬件相互驱动的新阶段,因为量子硬件的发展是一个循序渐进的过程,最早实用的量子算法必须基于硬件的特性进行优化,而最初的硬件也必须针对特定的应用进行优化。

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