量子计算云平台“中国版”启动 量子信息革命正在加速到来

云平台“中国版”启动，开启量子计算产业化落地

这一云平台，由中科院与阿里云合作发布。据介绍，这是为用户提供量子计算的起点，希望推动量子计算产业化，实现三方面的愿景：一是提升现有计算，包括提升机器学习、组合优化等性能，带动基于这些核心计算的业务；二是赋能新兴产业，营造量子信息技术的生态系统；三是扩充安全，加强已有的量子加密通信技术，使用量子卫星，推出基于量子密码的安全计算。

将量子计算商业化，已经是全球业界的共识。２０１６年，ＩＢＭ就向公众开放了一款基于云的量子计算平台——“Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ”，用户登录后能使用一台５量子比特的量子计算机进行算法或实验模拟；２０１７年３月，又宣布计划建立业界首个商用通用量子计算平台ＩＢＭ　Ｑ。

让更多人参与到量子计算的探索和研究中，无疑可以加快其突破的速度；但量子计算也并非是“万能”的，其目的主要是用来处理过于复杂和发展太快、以至于传统计算系统无法处理的各种问题。中科院院士、中国科技大学常务副校长潘建伟说，目前平台提供２５量子比特的经典计算仿真环境，２０１７年底基于１０个超导量子比特的量子计算将上线。

中国科学技术大学教授朱晓波是１０个超导量子比特纠缠的主要实现者之一。他告诉记者，量子计算有两条实现路径，一是通用量子计算，这是非常艰难的，需要实现量子容错等。而在计算深度和比特有限的情况下，能否制造一个模拟机，在某些特定问题上，比超级计算机更快，就成了现在的路径。“我们将１０个超导量子比特的量子处理器接入云端，希望大家都参与，试图打通科研到应用。”

计算能力百万倍增加，实现“量子称霸”成为可能

“量子计算发展的进程比我想象得要快得多。”潘建伟说，中国科学家已经在实验室实现了目前已知的所有量子算法的验证。

他预计，团队将在今年底发布一台可上网的、基于超导量子比特的量子计算机；希望到明年，完成对更多数目的量子比特高精度操纵。最终，计算能力将超越目前最强大的超级计算机，实现“量子称霸”。实现后可用于很多实用性的研究，例如研究量子退火的机制，实现高效全局的最优搜索，使得指挥交通、理解图像等更加简便、迅速。

计算能力极限的大幅提升，意味着量子计算机可以分析更多数据。比如，实现精准的天气预报，躲避飓风海啸；计算优化的出行线路，让城市减少堵车；识别有效的分子组合，降低药物的研发成本和周期；甚至可以用于探索太空，较快辨别可能存有生命体的行星。

潘建伟预测，希望能通过５－１０年的努力，实现数百个量子比特的相干操纵，届时对特殊问题的处理能力，将是现在计算能力总和的１００万倍。在求解材料设计、化学研究、物理研究等方面特别需要、特别有用的问题上，真正超越“超级计算机”，最终还将拓展到量子人工智能领域。

第二次量子信息革命加速到来，中国“量子人”将做什么？

信息技术的发展，很大程度上是量子力学奠定了根本的基础。通过对量子力学理论的观测和应用，催生了第三次产业变革，同时也带来了两个问题。

一是安全性的问题。信息传输过程中，所有依赖计算复杂度的经典加密算法，原则上随着计算能力的提高，都是会被破解的。信息安全的瓶颈日益凸显。

二是大数据带来的计算能力瓶颈。要把数据中的有效信息提取出来，需要庞大的计算能力，否则数据就是垃圾。尽管现在每部手机的计算能力和当时“登月计划”中用到的是同等量级，但现在全世界的计算能力仍然是非常有限的，大约在２的８０次方左右。进入纳米量级后，量子效应将起到主要的作用，原有的摩尔定律也将遇到瓶颈。

“非常有意思的是，量子力学同时为解决这些问题做好了准备，第二次量子信息革命正在加速到来”。潘建伟说，量子信息学将有三方面的应用：第一是利用量子通信提供原理上无条件安全的加密；第二是利用量子计算实现超快的计算能力，一个亿级变量的方程组计算，用现在最快的超级计算机也需要１００年，而用量子计算机只需要０．０１秒；第三是实现量子精密测量。

对于量子时代的科学应用，中国“量子人”团队有着明确的科研路线图：通过量子通信研究，从初步实现局域量子通信网络，到实现多横多纵的全球范围量子通信网络；通过量子计算研究，为大规模计算难题提供解决方案，实现大数据时代信息的有效挖掘；通过量子精密测量研究，实现新一代定位导航等。