100量子比特相干光量子計(jì)算機(jī)“天工量子大腦”發(fā)布

日前，玻色量子正式發(fā)布自研100量子比特相干光量子計(jì)算機(jī)——“天工量子大腦”。

就在3個(gè)月前，因“天工量子大腦”在通信、金融等領(lǐng)域的巨大潛力，使得玻色量子獲得了中國(guó)移動(dòng)的產(chǎn)業(yè)投資，這也是量子計(jì)算行業(yè)里的首例產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)投。此次新品發(fā)布會(huì)不僅標(biāo)志著玻色量子邁出了實(shí)用化量子計(jì)算應(yīng)用的關(guān)鍵一步，還代表著光量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)嵱没�的關(guān)鍵里程碑。

玻色量子創(chuàng)始人&COO馬寅演講

追溯人類(lèi)已知最早的計(jì)算工具，是在四萬(wàn)年前的南非發(fā)現(xiàn)的三根股骨。而科技進(jìn)步的每一小步，背后都是算力突飛猛進(jìn)的一大步。玻色量子創(chuàng)始人&COO馬寅提出，量子計(jì)算本質(zhì)上就是算力的“遷躍”。伴隨著電子計(jì)算機(jī)賴(lài)以提升算力的摩爾定律走到了盡頭，新的場(chǎng)景呼喚全新的計(jì)算工具。

未來(lái)全新的計(jì)算工具是什么？玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)給出了答案——量子計(jì)算機(jī)。

玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱博士演講

文凱博士對(duì)此次發(fā)布的相干光量子計(jì)算機(jī)——“天工量子大腦”，從三大優(yōu)越性進(jìn)行了深入講解，突出展示了玻色量子已具備量子計(jì)算核心器件、關(guān)鍵組件的自主研發(fā)硬科技實(shí)力和“天工量子大腦”的量子優(yōu)勢(shì)。

玻色量子自研的“天工量子大腦”具有100個(gè)計(jì)算量子比特，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，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，充分利用光量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)，極大降低了實(shí)際問(wèn)題的建模復(fù)雜度。

“天工量子大腦”的求解速度比經(jīng)典優(yōu)化算法平均加速超過(guò)100倍。量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算加速度是體現(xiàn)量子優(yōu)勢(shì)的重要指標(biāo)。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，求解速度比經(jīng)典速度平均加速超過(guò)100倍，而相比暴力破解的窮舉法，算力優(yōu)勢(shì)更是提升了多個(gè)數(shù)量級(jí)。

“天工量子大腦”的平均求解結(jié)果優(yōu)于經(jīng)典算法120%。在計(jì)算復(fù)雜度越高的問(wèn)題上，量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯。類(lèi)似于AI大模型的“涌現(xiàn)”能力，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算規(guī)模提升之后，大規(guī)模量子計(jì)算的實(shí)用量子優(yōu)勢(shì)逐步“涌現(xiàn)”，而100量子比特就是這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

自公司成立起，玻色量子就一直專(zhuān)注于光量子計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域深耕細(xì)作，聚焦技術(shù)創(chuàng)新不斷突破，成功以100量子比特建立了光量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)嵱没�的關(guān)鍵里程碑。

玻色量子CTO魏海博士循序漸進(jìn)的剖析了“天工量子大腦”的光量子疊加特性、整機(jī)架構(gòu)及核心器件、“開(kāi)物”SDK，解答了“天工量子大腦”量子優(yōu)勢(shì)的來(lái)源，最后提出Max-Cut是實(shí)用量子計(jì)算的“算力標(biāo)準(zhǔn)”。

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)，這也是“天工量子大腦”實(shí)現(xiàn)加速的根本原因，玻色量子利用該效應(yīng)，基于timebin，完成了100光量子比特的并行加速計(jì)算。

“天工量子大腦”爆炸圖

為了滿(mǎn)足光量子存儲(chǔ)運(yùn)算的極高精度需求，實(shí)現(xiàn)超過(guò)100個(gè)量子比特的存儲(chǔ)，玻色量子自主研發(fā)了一款光量子計(jì)算專(zhuān)用光纖恒溫控制設(shè)備——“量晷”，該設(shè)備能將光纖的溫度變化穩(wěn)定在千分之一攝氏度量級(jí)，即能夠做到0.001℃的溫度穩(wěn)定維持，有效避免環(huán)境溫度波動(dòng)帶來(lái)的光纖內(nèi)存長(zhǎng)度誤差。

為了導(dǎo)入計(jì)算問(wèn)題的參數(shù)矩陣，玻色量子自研了光量子測(cè)控一體機(jī)——“量樞”，集光量子測(cè)量反饋、系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、計(jì)算流程控制等功能于一體，在GHZ調(diào)控速率下同時(shí)控制、讀取和執(zhí)行快速反饋來(lái)操控100個(gè)計(jì)算量子比特。

量子計(jì)算從來(lái)不是“單打獨(dú)斗”，要與經(jīng)典計(jì)算聯(lián)合工作。為了“連接”量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算，為了聯(lián)合更多的開(kāi)發(fā)者和客戶(hù)一起搭建量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)，玻色量子推出了“開(kāi)物”SDK，為有特殊大規(guī)模計(jì)算需求的客戶(hù)提供定制化的開(kāi)發(fā)服務(wù)。

魏海提到，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，其中最具代表性的21個(gè)NP-Complete模型（簡(jiǎn)稱(chēng)“NPC”）在生活中無(wú)處不在。這些問(wèn)題之間可以互相歸約轉(zhuǎn)化，技術(shù)中經(jīng)常用Max-Cut問(wèn)題來(lái)做統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表達(dá)，表征計(jì)算復(fù)雜度。比如經(jīng)典計(jì)算中的很多代表性企業(yè)等都曾使用Max-Cut來(lái)做新品算力的標(biāo)定。“因此，為了標(biāo)定量子計(jì)算的算力優(yōu)勢(shì)，我們采用在經(jīng)典計(jì)算中和量子計(jì)算中都通用的Max-Cut問(wèn)題來(lái)作為實(shí)用量子計(jì)算的‘算力標(biāo)準(zhǔn)’。”