量子计算云平台助力量子计算应用探索
作者: 中国信息通信研究院技术与标准研究所 张萌 来源: 人民邮电报 编辑: 蔺弦弦 时间:2023-12-29 14:31:53
以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术是量子科技的重要组成部分,将对信息技术产业带来冲击和重构。量子计算以量子比特为基本单元,利用量子叠加和干涉等原理实现量子并行计算,有望在解决计算困难问题上提供指数级加速,是未来计算能力跨越式发展的重要方向。量子计算历经40余年发展,开始从理论研究和科学研究走向工程研究与应用研究,在超导、离子阱、硅半导体、光量子、中性原子等多种技术路线并行开展量子计算硬件研发,同时在量子计算软件、量子算法、量子纠错等方面的研究与开发也在同步开展。
量子计算硬件研发尚不成熟,环境要求严苛,运维成本高,操作专业性强,无法满足个人用户本地部署的要求。为了让更多研究人员和行业用户参与到量子计算硬件、软件、算法和应用的研究与探索当中,近年来量子计算云平台逐渐成为量子计算算力输出的主要形式。
普及推广,量子计算云平台已成为科普教育的“展示台”。近年来,量子计算软硬件研发在实验环境下取得了一系列可喜的进展,超导、光量子和量子退火技术路线分别在特定问题上展示了“量子优越性”、突破量子纠错盈亏平衡点等。但是量子计算距离大规模商用仍面临一系列科学和工程层面的问题,仍然有很长的路要走。未来量子计算领域人才培养至关重要,需要形成“企业人才+国家实验室科研人才+大学人才”的复合型联盟人才团体。量子计算云平台在科普教育方面起着积极作用。量子计算初学者和爱好者不需要深入了解量子计算细节,只需通过简单的操作和直观的演示就能了解量子计算的基本概念和优势。通过云平台,人们可以访问各种不同类型的量子计算机,包括超导量子计算机、离子阱量子计算机和光学量子计算机等。这些计算机可以执行不同类型的量子算法,例如量子模拟、量子优化、量子机器学习等。云平台还可以提供一些可视化工具,帮助人们更好地理解量子计算的过程和结果。这些工具可以将复杂的数学和物理概念转化为易于理解的图像和动画,让人们更好地理解量子计算的原理和应用。例如本源量子云平台提供了“本源溯知”,其中包含各种量子计算相关的课程和教程、量子计算沉浸式体验和教研一体化平台,为用户提供全栈式教育产品。总之,量子计算云平台已经成为科普教育的一个重要工具,可以帮助人们更好地了解量子计算的基本概念和应用。通过云平台,人们可以更加深入地了解量子计算的原理和优势,从而更好地应对未来的科技挑战。
开源开放,量子计算云平台已成为算法开发的“试验床”。首先,这些云平台提供了强大的计算和存储能力,可以满足开发人员对算法的测试和验证需求。通过云平台,开发人员可以轻松构建和运行各种量子算法,并利用云平台提供的可视化工具对算法的性能和结果进行评估与分析。其次,量子计算云平台还为开发人员提供了丰富的开发工具和库,其中包含各种预定义的函数和算法,帮助开发人员更加高效地进行算法开发和优化。最后,量子计算云平台还为开发人员提供了开放的社区和论坛,这些社区和论坛可以帮助开发人员交流与分享他们在算法开发中的经验和技巧。通过这些社区和论坛,开发人员可以获得其他人的帮助和建议,从而更好地发展和改进他们的算法。国际科技巨头IBM、Google、Microsoft、AWS等持续在云平台开源社区和算法开发领域发力,具有较强的影响力,Microsoft的QuantumKatas在Github上的开源项目星数达到4048。国内云平台的开源社区规模和产业影响力近年来逐步提升,但仍有较大上升空间。
交叉探索,量子计算云平台已成为应用创新的“催化剂”。量子计算云平台使得不同领域的研究者和开发者能够交叉探索并应用量子计算技术,从而推动各种创新应用的涌现。这种交叉探索和应用创新不仅有助于推动量子计算技术的发展,也有助于促进不同领域的交叉融合和创新。量子计算技术在人工智能、生物医药、量化金融等领域的应用已经展现出了巨大的潜力,而这些应用的实现离不开量子计算云平台的支持和推动。在人工智能领域,量子计算云平台可以进行量子机器学习、量子神经网络等算法的研究和应用。虽然目前的量子计算机还不具备大规模商业化应用的能力,但随着量子计算机技术的不断发展,未来量子计算有望在人工智能领域发挥更大的作用。在生物医药领域,用户可以利用量子计算机模拟分子的结构和性质,从而加速新药的开发和研制。此外,量子计算还可以应用于基因组学、蛋白质组学等领域,为生物医药领域的研究和治疗提供更高效、准确的工具。在量化金融领域,用户可以利用量子计算机进行金融数据分析、投资组合优化等。未来,随着量子计算机技术的不断发展,量子计算有望为金融领域带来更高效、精准的风险评估和投资决策支持。
为了推动量子计算产业发展,扩大国内量子计算云平台的影响力,量子信息网络产业联盟(QIIA)联合国内主流量子计算云平台提供商举办第一届量子信息技术与应用创新大赛,目的是“以赛促学、以赛促研、以赛促用”。大赛共设置4个赛道,赛题涉及量子化学模拟、量子组合优化、量子机器学习、量子博弈论、量子计算应用创新等领域,已吸引近千人报名参赛。
量子计算云平台的发展前景非常广阔,随着量子计算技术的不断发展和应用,量子计算云平台将成为未来科技发展的重要驱动力。量子计算软硬件的突破将促进量子计算云平台的计算能力不断提升,能够为更多的应用提供高效、准确的计算服务。量子计算云平台将吸引更多的研究者和开发者参与,推动量子计算技术的不断创新和发展。同时,量子计算云平台也将成为不同领域交叉探索的重要平台,促进不同领域的融合和创新。