不懼“科技霸凌”！176比特“祖沖之號”量子計算云平臺全球開(kāi)放

    在以量子為主角的未來(lái)，需要打破的“霸權”，不僅僅只有算力。

    5月31日，全球首個(gè)具有實(shí)現量子優(yōu)越性潛力的量子計算云平臺對外開(kāi)放，提供算力服務(wù)的是“祖沖之號”同款176比特超導量子計算機。

    只要上云即可使用真實(shí)量子計算并非自此而始。2016年，IBM Quantum 第一次通過(guò)IBM Cloud對外開(kāi)放量子系統訪(fǎng)問(wèn)。然而，近幾年來(lái)，“科技鐵幕”緩緩落下，IBM Quantum拒絕中國IP訪(fǎng)問(wèn)，中國科研人員申請谷歌“懸鈴木”賬號幾無(wú)成功。

    “別人越是封鎖我們，我們越要開(kāi)放?！痹诮邮堋禝T時(shí)報》記者在內的媒體采訪(fǎng)時(shí)，“祖沖之號”量子計算常務(wù)副總指揮、國盾量子董事長(cháng)彭承志表示，量子計算正處于從原型機到專(zhuān)用機的攻堅時(shí)期，國外科技巨頭通過(guò)量子云平臺開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗、軟件開(kāi)發(fā)與應用探索，提前構筑量子生態(tài)，卻單單排斥中國量子科研人員，從而形成新的“科技霸凌”，“作為科學(xué)家，這事不能忍?！?/p>

    在新一輪人工智能引發(fā)的算力焦慮中，量子計算被認為可能是最有效的“解藥”，也是屢屢被針對的中國半導體產(chǎn)業(yè)徹底突破“卡脖子”的希望來(lái)源?！白鏇_之號”量子云平臺的推出，不僅僅是為全球科研人員提供量子科研服務(wù)，在進(jìn)一步推動(dòng)量子計算軟硬件發(fā)展及生態(tài)建設方面，具有更深遠的意義。

    據了解，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、“祖沖之號”量子計算總師朱曉波帶領(lǐng)的團隊正在進(jìn)一步攻關(guān)量子糾錯，有望在2026年實(shí)現1000比特量子計算能力，保真度達6個(gè)9，也即錯誤率為百萬(wàn)分之一，預計到2033年，實(shí)現可糾錯的百萬(wàn)比特量子計算，且可應用于實(shí)際問(wèn)題。

    《流浪地球2》中，幾乎無(wú)所不能的MOSS出現于2058年，或許，這一次現實(shí)將跑贏(yíng)科幻。

    云端體驗“量子優(yōu)越性”

    ChatGPT引爆的AIGC熱潮，似乎讓人們摸到了通用人工智能的“大門(mén)”，卻也推動(dòng)全球算力大戰日趨白熱化。無(wú)論是英偉達和AMD高端算力芯片被禁售中國，還是要求全球半導體廠(chǎng)商二選一的《芯片和科學(xué)法案》，都讓“卡脖子”危機比以往來(lái)得更加疾風(fēng)驟雨。此前，多名國內創(chuàng )業(yè)者曾對《IT時(shí)報》記者表示，希望中國的量子計算能盡快實(shí)現通用性，在另一個(gè)賽道上突破算力“封鎖”。

    這并非是一種對“玄學(xué)”的信仰。事實(shí)上，經(jīng)過(guò)40多年的研究，量子計算機已經(jīng)進(jìn)入落地階段，它創(chuàng )造出一種有別于經(jīng)典馮·諾依曼架構的計算范式，核心任務(wù)是通過(guò)多量子比特的相干操縱來(lái)實(shí)現量子計算。

    拋開(kāi)復雜的量子糾纏、疊加態(tài)等科技名詞，普通人只需記住結論：如果將一個(gè)比特比做二維空間，2個(gè)糾纏的比特便是四維空間，100個(gè)比特構成的系統，便是2的100次方維度空間，就好像你只能用加法和乘法做數學(xué)題，而量子上來(lái)就是2的n次方，計算能力差數百萬(wàn)倍。

    2011年，加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家John Preskill首次提出“量子霸權”（國內亦稱(chēng)量子優(yōu)越性），即在計算特定任務(wù)時(shí)，量子計算對經(jīng)典計算有著(zhù)壓倒性?xún)?yōu)勢。但在2019年之前，這個(gè)概念只存在于理論中，直至谷歌的第一臺量子算機“懸鈴木”宣布，對一個(gè)53比特、20深度的電路采樣一百萬(wàn)次只需200秒，最強的經(jīng)典超級計算機Summit要得到類(lèi)似的結果，需要一萬(wàn)年。盡管谷歌得出的這個(gè)“差距”備受爭議，卻首次讓全球看到了量子計算落地的真實(shí)可能性。

    截至目前，全球宣布實(shí)現“量子優(yōu)越性”的量子計算機有四臺，分別是美國谷歌的超導計算機懸鈴木、加拿大Xanadu的光量子計算機Borealis，中國光量子路線(xiàn)的“九章”和超導路線(xiàn)的“祖沖之號”。

    此次上云的量子計算機，1:1復刻了升級版的“祖沖之2號”，在66比特的芯片基礎上，新增了110個(gè)耦合比特的控制接口，用戶(hù)可操縱的量子比特數達到176比特，在全球量子計算云平臺中位居首位。

    除了比特規模，其他涉及量子計算機性能的連通性、保真度、相干時(shí)間等關(guān)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。不過(guò)朱曉波也坦承，位于實(shí)驗室中的“祖沖之號”可同時(shí)操控176比特，是科研人員對各種參數、算法不斷調優(yōu)至極致后最終實(shí)現，而這臺位于國盾量子公司的“雙胞胎”，仍需要在實(shí)際中不斷調試提升性能。

    “行云流水”的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同

    5月31日晚，“祖沖之號”量子計算云平臺正式啟動(dòng)。 《IT時(shí)報》記者登陸網(wǎng)站（https://quantumctek-cloud.com/），簡(jiǎn)單注冊后便成功登錄，不過(guò)如需量子計算機使用權限，仍需向客服申請。

    根據平臺說(shuō)明，使用云平臺時(shí)，測試者需編寫(xiě)專(zhuān)業(yè)量子程序，并使用Python調用量子計算云平臺SDK，隨后量子程序會(huì )被遠程發(fā)送至量子計算機，在云端完成它的編譯、運行與測試調試等一系列過(guò)程，測試者只需在本地等待并回讀線(xiàn)路運行結果。

    如此行云流水的背后，是一次產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的經(jīng)典案例。為了將高性能的量子計算機真機開(kāi)放給社會(huì )，量子創(chuàng )新研究院提供了“祖沖之號”同款量子計算芯片，國盾量子負責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，并與中電科十六所、中科弧光量子等合作研制開(kāi)發(fā)了關(guān)鍵核心器件、國產(chǎn)量子程序編譯語(yǔ)言和軟件，單前期投入已有數千萬(wàn)元。

    科研和科普，是“祖沖之號”量子云平臺開(kāi)放的兩大原因。

    通過(guò)“云”的方式，全球范圍內的研究人員、開(kāi)發(fā)人員和企業(yè)用戶(hù)，可以在不購買(mǎi)和維護昂貴的量子硬件設備的情況下進(jìn)行量子計算研究與應用。比如，平臺可以為學(xué)生、教育工作者和自學(xué)者提供一個(gè)學(xué)習和實(shí)踐量子計算原理的實(shí)驗環(huán)境。更多人可以在此接觸、研究和了解量子計算領(lǐng)域；研究人員和開(kāi)發(fā)人員可以使用量子計算云平臺測試新算法、優(yōu)化現有算法并研究量子計算的各種應用；企業(yè)用戶(hù)可以借助量子計算云平臺探索量子計算在各行業(yè)的潛在應用，例如材料科學(xué)、金融、藥物研發(fā)和優(yōu)化問(wèn)題等。

    發(fā)布會(huì )當晚，多場(chǎng)實(shí)驗在云平臺上進(jìn)行了現場(chǎng)演示，從結果來(lái)看，模擬簽名等經(jīng)典計算領(lǐng)域可實(shí)現的AI應用，已有較為不錯的結果。

    朱曉波對此謹慎地表示，云平臺還不能直接提供算力，只能算量子研究的“大號玩具”，不過(guò)，作為首個(gè)在全球超導量子路線(xiàn)上具有實(shí)現量子優(yōu)越性潛力、對外開(kāi)放的量子計算云平臺，它將可以讓公眾真正體驗到“量子優(yōu)越性”，“這是極有價(jià)值的?！?/p>

    拒絕“歷史重演”

    投資界有一條被奉為圭皋的“時(shí)光機器理論”，指的是充分利用不同國家和行業(yè)之間發(fā)展的不平衡，以發(fā)達市場(chǎng)的經(jīng)驗開(kāi)發(fā)相對落后的市場(chǎng)，仿佛坐上時(shí)光機，穿越過(guò)去和未來(lái)。

    如今，全球掀起一場(chǎng)“算力戰爭”，量子計算成為各國科技競爭的主要戰場(chǎng)，誰(shuí)都有可能坐上“時(shí)光機”，成為未來(lái)的蘋(píng)果和微軟。

    關(guān)于生態(tài)和產(chǎn)業(yè)鏈的“量子暗戰”業(yè)已打響。全球知名市場(chǎng)研究分析機構CB Insights近日出具的一份報告透露了谷歌、微軟、亞馬遜、IBM和英特爾雄心勃勃的量子路線(xiàn)圖，比如谷歌正嘗試利用量子計算，在其整個(gè)業(yè)務(wù)中推進(jìn)人工智能計劃，它甚至為此開(kāi)發(fā)了用于構建量子機器學(xué)習模型的開(kāi)放的源代碼平臺TensorFlow quantum；IBM則擁有100多項量子計算專(zhuān)利，是其他幾家大型公司之和。而最近的“當紅炸子雞”英偉達，早在去年便發(fā)布了用于加速量子計算的軟件開(kāi)發(fā)工具包c(diǎn)uQuantum，并與IBM、Xanadu等多家公司合作，以不斷擴大的生態(tài)系統和生態(tài)協(xié)作進(jìn)入量子計算市場(chǎng)，創(chuàng )建量子計算的編程模型。

    多么熟悉的套路。顯然，經(jīng)典計算領(lǐng)域的“先驅們”，希望歷史在量子計算領(lǐng)域重演，而中國是他們最為忌憚的對手，IBM、谷歌的量子云平臺都對中國關(guān)起了大門(mén)。但中國的科學(xué)家們拒絕“歷史再現”。

    “從科研角度看，做量子云平臺費力不討好，可必須要做?！迸沓兄颈硎?，西方科技巨頭對中國的“封鎖”恰恰也是一種動(dòng)力，“祖沖之號”量子計算云平臺向全球開(kāi)放，將促進(jìn)中國量子計算自主可控產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，有助于量子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的健康發(fā)展。

    中國的科學(xué)家們從一開(kāi)始便決心不能再被“卡脖子”?！拔覀円恢焙茏⒁馀囵B國內供應鏈，同樣一個(gè)零部件，就算國產(chǎn)性能還比較差，我們也會(huì )堅持國產(chǎn)化，但會(huì )向廠(chǎng)商提出要求，希望達到我們的指標?！敝鞎圆ㄍ嘎?，目前，除了半導體制造設備暫時(shí)還無(wú)法實(shí)現全部國產(chǎn)化之外，祖沖之號幾乎所有的零部件都可以自己解決。

    彭承志也表示，目前中國與全球最先進(jìn)的量子研究站在同一起跑線(xiàn)，未來(lái)將是“你中有我，我中有你”的狀態(tài)，目前量子通信領(lǐng)域的一些專(zhuān)用器件，不僅實(shí)現了國產(chǎn)化，而且是國際上做得最好的芯片。

    不過(guò)，朱曉波也擔心，近幾年國內量子計算炒作過(guò)于兇猛，原本的真實(shí)面貌不能呈現給廣大公眾，真正的量子計算研究反而會(huì )被“捧殺”，他呼吁整個(gè)行業(yè)要沉下心來(lái)，“我們正處于嚴肅的科研加技術(shù)迭代階段，浮夸只會(huì )傷害這個(gè)領(lǐng)域，只要不走偏，一步步走下去，在這個(gè)賽道上我們很有信心?！?/p>

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