100个量子比特！玻色量子推出相干光量子计算机，核心器件100%国产化
智东西作者 | ZeR0
编辑 | 漠影
智东西5月17日报道，昨日，北京光量子计算公司玻色量子举办2023年首场新品发布会，推出其自研100量子比特相干光量子计算机——“天工量子大脑”。天工量子大脑实现了核心器件100%国产化，求解速度比经典优化算法平均加速超过100倍，平均求解结果优于经典算法120%。
▲玻色量子创始人&CEO文凯博士展示“天工量子大脑”真机玻色量子成立于2020年11月，致力于可扩展、可编程的光量子计算平台研发和量子计算应用落地。就在3个月前，玻色量子获得了中国移动的产业投资，这也是量子计算行业里的首例产业战投。玻色量子是目前唯一一家获得产业化战略投资的光量子计算机公司，累计已完成四轮融资。
一、三大优势：100个量子比特，求解速度平均加速逾100倍，平均求解结果优120%
玻色量子创始人、COO马寅谈道，量子计算本质上就是算力的“迁跃”。社会对算力的需求提升到了一个全新高度，对宇宙和自然的认知也进入了深水区，随着电子计算机提升的摩尔定律走到尽头，新的场景呼唤全新的计算工具。
未来全新的计算工具是什么？玻色量子创始人&CEO文凯博士给出的答案是——量子计算机。
他谈道，此次发布的相干光量子计算机“天工量子大脑”有三大优势：
第一，玻色量子自研的“天工量子大脑”具有100个计算量子比特，已达国际领先水平，可以解决最高超过100个变量的数学问题，并实现了上百规模光量子之间的“全连接”控制，具备完整的可编程能力，即对应不同的应用场景和不同算法，硬件无需修改，完全通过软件配置即可实现可扩展、可编程，充分利用光量子计算优势，极大降低了实际问题的建模复杂度。文凯说，这是量子计算从理论量子优势向实用量子优势发展的重要里程碑。
第二，经过数十个实际案例的测试验证，“天工量子大脑”的求解速度比经典优化算法平均加速超过100倍；相比暴力破解的穷举法，算力优势更是提升了多个数量级。量子计算机的计算加速度是体现量子优势的重要指标。
第三，“天工量子大脑”的平均求解结果优于经典算法120%。在计算复杂度越高的问题上，量子计算的优势越发明显。类似于AI大模型的“涌现”能力，当量子计算机的计算规模提升之后，大规模量子计算的实用量子优势逐步“涌现”，而100量子比特就是这一转折点。
二、解读技术架构、核心器件，Max-Cut是实用量子计算的“算力标准”
玻色量子创始人、CTO魏海博士对“天工量子大脑”的光量子叠加特性、整机架构及核心器件、“开物”SDK进行一一解析，解答了“天工量子大脑”量子优势的来源，并提出Max-Cut是实用量子计算的“算力标准”。
▲“天工量子大脑”爆炸图当光穿过非线性材料时，其光子的波长和相位都会发生变化，在精准控制其能量和相位的过程中，在相空间会出现量子叠加态效应，这也是“天工量子大脑”实现加速的根本原因，玻色量子利用该效应，基于timebin，完成了100光量子比特的并行加速计算。
为了满足光量子存储运算的极高精度需求，实现超过100个量子比特的存储，玻色量子自研了一款光量子计算专用光纤恒温控制设备“量晷”。该设备能将光纤的温度变化稳定在千分之一摄氏度量级，即做到0.001℃的温度稳定维持，有效避免环境温度波动带来的光纤内存长度误差。
为了导入计算问题的参数矩阵，玻色量子自研了光量子测控一体机“量枢”。该设备集光量子测量反馈、系统状态检测、计算流程控制等功能于一体，在GHZ调控速率下同时控制、读取和执行快速反馈来操控100个计算量子比特。
量子计算从来不是“单打独斗”，要与经典计算联合工作。为了“连接”量子计算与经典计算，联合更多开发者和客户一起搭建量子计算生态系统，玻色量子推出了“开物”SDK，为有特殊大规模计算需求的客户提供定制化的开发服务。
魏海谈道，在实际问题求解中，“天工量子大脑”适用于高效求解组合优化问题，其中最具代表性的21个NP-Complete模型（简称“NPC”）在生活中无处不在。这些问题之间可以互相归约转化，技术中经常用Max-Cut问题来做统一的数学表达，表征计算复杂度。比如经典计算中的很多代表性企业等都曾使用Max-Cut来做新品算力的标定。
因此，为了标定量子计算的算力优势，玻色量子采用在经典计算中和量子计算中都通用的Max-Cut问题，来作为实用量子计算的“算力标准”。
除此之外，玻色量子燎原计划开发者平台也即将上线。
三、真机测试，提高四大应用场景计算速度
发布会现场，来自平安银行、清大科越、中国移动云、中国移动未来研究院的代表分别进行了“天工量子大脑”在金融、电力、云平台、通信等应用场景的案例分享。
在金融应用方向，据平安银行LAMBDA实验室负责人崔孝林分享，平安银行战略发展部旗下LAMBDA实验室在天工量子大脑上实现对德国信用数据集特征筛选计算的加速，在＜1ms的时间内完成了问题求解，且相对于传统优化算法，可找到更低能量的可行解。
2022年12月，玻色量子与平安银行在“量子+金融”领域达成深入合作，基于实际金融场景及需求，共同打造量子计算的行业级应用解决方案。
在电力应用方向，清大科越副总裁郭梦婕谈道，清大科越在天工量子大脑上实现了对虚拟电厂的负荷优化问题的计算验证，在3.8ms内找到全局最优解，相比经典优化算法，计算速度提升200倍以上。
2023年5月，玻色量子与清大科越在“量子+电力”领域达成深入合作，基于电力行业的实际场景与业务需求，共同打造基于光量子计算的电力能源领域实用型场景解决方案。
在云平台应用方向，中国移动云能力中心首席科学家钱岭说，中国移动使用玻色量子计算机实现了算力网络调度任务分配算法毫秒级运算，相比传统经典算力，计算速度及结果均有大幅提升。今年天工量子大脑真机作为“恒山”接入中国移动云的“五岳量子计算云平台”。
2023年5月，玻色量子与移动云签订了“五岳”量子云计算创新加速计划。玻色量子将联合移动云共同打造“恒山光量子算力平台”，为移动云提供光量子计算优越性，以赋能人工智能、生物制药、智慧交通等千行百业。
在通信应用方向，中国移动未来研究院院长崔春风分享道，中国移动未来研究院使用天工量子大脑，在2~3ms内完成优化问题求解，且解的质量高于模拟退火等经典优化算法，并且随着问题规模的增大，经典计算求解时间呈指数增长，量子计算机的求解时间基本保持稳定。
2023年3月，玻色量子与中国移动通信有限公司研究院在“量子+通信”领域达成深入合作，以应对6G通信网络带来的算力挑战，共同打造量子计算加速解决方案。
结语：光量子计算领域实用化的关键里程碑
量子计算具有经典计算无法比拟的巨大信息携带和超强并行处理能力，在特定计算困难问题上，能够提供指数级加速，这使其有望成为未来科技领域加速发展的“新引擎”。
作为国内量子科技产业代表企业，玻色量子推出自研100量子比特相干光量子计算机，迈出了实用化量子计算应用的关键一步，这也代表了国内光量子计算领域实用化的关键里程碑。
此前玻色量子已经循序渐进的将光量子计算与各行各业相结合，率先在金融、通讯、生物医药、交通等领域积极推进实际应用落地。随着全球多国不断鼓励并大力投资量子计算发展，在玻色量子等量子计算代表创企的探索下，量子计算的实用潜力正逐渐显现。
发布于：北京
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看完这篇，终于可以和别人聊量子计算机了
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