首页 > 商业 > 正文

科技巨头卡位量子计算 量子AI成最热场景

2018年10月19日  07:00   21世纪经济报道   倪雨晴  

基于量子计算的量子计算机成为众多公司的终极目标,但是距离目标实现还很远,目前各方都还在规模化地测试量子计算的可行性。

量子计算领域的装备竞赛愈演愈烈。

近日,华为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。

其他科技巨头们也纷纷亮出成果。今年5月,阿里巴巴达摩院量子实验室就推出了量子模拟器“太章”,在随后的云栖大会上,阿里巴巴宣布已着手量子计算系统?#32479;?#23548;量子芯片的研发。在今年3月,百度宣布成立量子计算?#33455;?#25152;。而谷歌、微软、英特尔、IBM等国外公司也早已在量子计算领域拥有一方势力。

量子计算之所以如此重要,是因为其一方面可以解决经典计算机算力不足的问题,另一方面也可以减少能耗。

华为量子计算软件与算法首席科学家翁?#30446;?#25509;受21世纪经济报道记者专访时谈道:“量子计算是一种革命性的计算方法,根据量子效应设计相应的算法,能够解决一些复杂的计算问题。而且这些问题是目前的计算机做不到的。在经典计算机的架构上,我们传?#25104;?#25353;照摩尔定律的思路,不断地缩小器件工艺的尺寸,提高集成?#28909;?#21152;速计算,但这个方法已经到了瓶颈。”

?#24615;?#30528;经典计算机算力指标的芯片目前已经达到5nm的工艺,芯片上布满百万量级的纳米级晶体管。随着晶体管尺寸越来越小,运行过程中会出现两大难题:第一是发热?#29616;兀?#20351;得计算效率降低,需要降温;第二是当晶体管尺寸减小到某一程度时,量子穿梭效应很容易出现,即无需电压,电子也可以穿过晶体管,这意味着晶体管无法控?#39057;?#23376;的运动,这也成为经典计算机的一个瓶颈。

量子计算则可以利用量子比特(qubit)的叠加态、量子纠缠等特性来大幅度提升算力,人类探索更高的智慧文明,也需要更高的算力。因此,基于量子计算的量子计算机成为众多公司的终极目标,但是距离目标实现还很远,目前各方都还在规模化地测试量子计算的可行性。

巨头竞逐量子计算

“过去量子计算主要在学术界发展,在最近三五年之间开始慢慢有企业对此产生兴趣。” 翁?#30446;?#35828;道,“在企业的推动下,工程化有了快速的进展,量子器件的性能得到大幅的提升。?#28909;?#35828;量子比特数,企业介入之前只有大概三到五个,到了今天已经有大概五十到七十个比特,这是大幅的跳升。”

70个量子比特的威力有多大?先来看经典计算机中,采用的是二进制,信息的最小单位是比特(bit),一个比特代表“0”或者“1”;而量子比特是量子计算机中的最小信息单位,它的独特之处在于还可以同时表达“0”和“1”,即两种状态可以同时存在。这就意味着有N个量子比特时,计算速度是2的N次方,计算能力?#25163;?#25968;级增长。2的70次方就等于1180591620717411303424次,一秒内达到的运算速度就远远超出目前最强经典计算机。

超强的算力也令巨头垂涎。

以华为为例,最新发布的量子计算模拟器HiQ云平台,其实是华为对量子计算领域基础科研投入的第一步。翁?#30446;?#21521;记者介绍道:“我们在软件并行架构能力、云服务器的性能方面,是同时进行优化的,不但达到云平台里面的指标是业界里面领先的,?#28909;縊等?#25391;幅,42个比特,单比特是81到169个比特,也有能力做到量子?#26469;?#30005;路模拟。”

华为量子计算软件与算法架构师、资深?#33455;?#21592;张学仓进一步向21世纪经济报道记者阐述道:“我们其实集成了好几个模拟器,一个叫全振幅模拟器,我们全振幅的意思就是2的N次方所有的量子概率幅度都算出来,这在所有的模拟当中是最困难的,我们现在基于华为云用了几百个节点,最大做到42量子比特,模拟器其实是属于量子计算?#33455;?#30340;中间产品,或者说是一个量子计算?#33455;?#21021;始阶段的工具,它不是量子计算机,它不是未来最终量子计算机的一部分,因为它还是跑在经典计算机上。”

而HiQ云平台作为工具,可以加快量子计算领域软?#24067;?#30340;开发和?#33455;浚?#32705;?#30446;?#35828;道:“虽然说业界?#24067;?#26377;进展,但还是面临非常复杂的系统工程问题。”

再看量子领域的其他玩家。国外公司技术积淀已久,IBM在2017年就宣布成功研制50量子比特原型机,谷歌在今年宣布实现72个量子比特的原型机;英特尔在量子计算芯片上摩拳擦掌,在2018年6月宣布开发出了新款量子芯片,并已在摄氏零下273度的极低温度中进行测试;微软在2005年就已经投入?#33455;浚?018年的新计划是在五年内造出第一台拥有100个拓扑量子比特的量子计算机,并且将其整?#31995;?#24494;软云Azure当?#23567;?/p>

国内科技企业也在加紧追赶研发。除了前述的华为,阿里巴巴也在招兵买马,2015年就成立了量子计算的相关实验室,如今达摩院已经开始?#33455;?#37327;子芯片;腾讯在2017年底启动了量子实验室,百度的量子实验室在2018年3月成立。

量子人工智能的“诱惑”

基于量子计算的神秘特性,其高效运算将在人工智能、医疗、军事等领域发挥作用。其中,人工智能和量子计算机的结合,是热门的应用场景,也是科学界近年来探讨较多的话题。

清华大学交叉信息?#33455;?#38498;院长、图灵奖获得者姚期智在近期的一场演讲中就说道:“量子计算机之所以有很大的力量,一个原因是在原子上,量子物理能把经典数据进行指数级的压缩,达到计算结果,如果用普通计算机没法达到。(数据)指数级地在时间上的加速,空间上的压缩,这是一个很大的诱惑。”

在翁?#30446;?#30475;来,量子计算和人工智能的结合比较自然。“我们可以利用量子计算去加速人工智能的应用。也有另外一个方向,就是利用机器学习的方法去解决量子信息、量子计算里面的问题,这两方面现在学术界里面都属于量子人工智能。有非常多的进展在这两年爆发,量子人工智能是比较令人鼓舞的。”

他进一步说道:“虽然在我们还没有研制出通用的量子计算机,短时间以内业界做的计算机可能量子比特的数目不多,但是它在某些方面已经超越了超算的能力。但是,人工智能很多应用,其实并不需要完美,结果是一个概率,可能到百分之?#21496;?#21313;的准确性已经有很大的应用价值。我?#25250;?#29992;量子计算机,可以发挥很大的作用,这是在学术界里面非常热门的课题。”

人工智能的三大要素分别是算力、算法和数据。而量子计算机在运算速度、处理数据的能力上相比经典计算机优越得多,运算速度指数级的增长无疑解决了现在AI算力缺乏的现状。

量子算法是不是能够让人工智能算法更上一层楼?这成为了科技界的重要问题。为此,NASA和谷歌就联合成立了人工智能实验室,微软也有量子人工智能?#33455;?#23567;组,清华大学交叉信息?#33455;?#38498;也包含了量子人工智能的?#33455;俊?/p>

?#36824;?#24352;学仓也表示:“量子计算是一场从根上开始的革命,也就是说它从量子的芯片,芯片的控制系统到整个量子计算机工程化的系统,到最上面的软件和算法,都需要很大的努力,都存在很多挑战。但是最大的挑战是怎么做芯片,一个是把芯片比特数做大,精度做得很高;另外一个针对不同的应用开发更多的算法,因为算法非常难理解。”

他还表示,量子计算机从?#24067;?#21040;软件到算法都需要提升核心技术。整体?#27492;?#36824;没有到可以商业化的阶段,还有很多的问题需要解决,但是我们已经看到希望,在三到五年之内专用的量子计算机在其?#36152;?#30340;领域真的可以解决一些现在超算都解决不了的问题。(编辑:张伟贤)

 返回21经济首页>>

分享到:
湖北30选5中几个数字
甘肃十一选五群 正版港彩一码中特 7星彩昨天开奖号码 3d如何判断出组三 山东群英会综合走势图今天 山东群英会预测 七星彩走势图综合版啥 广西快3app下载官方 新疆时时彩号码走势图 昨晚欧洲足球比分 曾道人6肖精选1肖 微信群彩票 湖北快三号码表湖北快3 新疆风采喜乐彩走势图 快3推荐和值号码