百度推出第一台超导量子计算机“乾始”
百度超导量子计算机“乾始”（图片来源：受访者提供）
钛媒体App 8月25日消息，百度公司今天在北京发布搭载10个量子比特超导量子芯片的第一款低温超导量子计算机“乾始”，并据此形成全球首个全平台量子软硬一体化解决方案“量羲”。
百度首席技术官（CTO）王海峰表示，这标志着百度打通了量子应用、量子软件、量子硬件的全流程，为用户提供领先的企业级量子即服务，让量子算力触手可及。“百度实现这样一套量子软硬一体的解决方案，确保了我们在核心技术上的领先性与自主可控。”
据悉，百度量子（计算研究所）成立于2018年3月8日，于当年12月并入百度研究院，目前由清华大学计算机系博士、悉尼科技大学终身教授段润尧领衔。而整个团队在王海峰负责的百度技术中台群组（TPG）体系内。
过去四年，从量子软件出发，百度量子陆续推出云上量子脉冲系统“量脉”、云量一体的量子机器学习平台“量桨”，全球首个云原生量子计算平台“量易伏”、量子学习知识库“量易简”等。
实际上，随着集成电路技术逐渐接近原子极限，量子计算被认为是后摩尔时代最具潜力的破局者。相比经典电子计算机，量子计算可以提供指数级的算力提升，从而突破目前日益复杂的金融模型计算、生物医药、材料设计和人工智能等领域的算力瓶颈。
中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员、北京量子信息科学研究院院长向涛表示，当前量子计算技术研究还处于起步阶段，发展路线、方式、目标都存在不确定性，研发投入存在风险不可避免。但是量子计算能给人类带来的回报是巨大的，从原理上讲，如果实现了量子计算的指数加速作用，一台100个容错量子比特的量子计算机的算力就可超越目前世界上所有计算机的算力之和。
根据BCG（波士顿咨询公司）的预测，到2050年，全球量子计算市场规模有望达到2950亿美元（考虑有量子纠错算法进展）。
当前，量子科技的具体应用主要包括量子通信、量子计算和量子测量（仪器）三个分支。其中，量子计算是以量子比特为基本单元，通过量子态的受控演化实现数据的存储计算，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，以实现计算机算力指数级增长。
目前量子计算主要包括低温超导量子（IBM、本源、量旋），离子阱（IonQ、启科、华翊），硅基量子（英特尔），光量子（Xanadu、九章、图灵量子）和拓扑等路线。
2019年，谷歌推出的53个量子比特的超导量子计算机“悬铃木”（Sycamore），实现了量子霸权；2021年，中国科学技术大学潘建伟院士团队在超导和光量子两种平台上也实现了量子优越性，最高达76个光子；去年10月，北京量子信息科学研究院发布的超导量子比特芯片，成功使超导量子比特退相干时间达到503微秒。
行业人士告诉钛媒体App，量子计算要达到实用化的条件需要满足五个条件：可定义的量子比特，量子比特有足够的相干时间，量子比特可以初始化，可实现通用的量子门合集，量子比特可以被读出。
相较于光量子路线，国内外的量子计算领域公司普遍以离子阱或超导量子比特作为主流量子计算机研发路线，因为以稳定长相干时间和高计算精度的特点被行业认同，实用性较强、商业化路径较为清晰。
但这两种技术实现条件较为苛刻：一是需要在超真空和极低温（接近绝对零度，约零下459华氏度）的物理状态下进行，一般只能在专业实验室内实现；二是离子阱或超导的量子计算机体积过大，成本过高，对于运输携带等租赁设备来说，依然存在优化空间。
此外，超导使用的是微波，很难进行远距离传输，而离子阱这种囚禁离子技术，当前很难把大量离子在小范围内囚禁起来；以及上层的体系结构、编译器、纠错容错、编译语言等软件体系拥有诸多难点。（详见钛媒体App前文：《量子科技商业化寻路，资本造势但技术落地成难》）
量子应用执行流程图
在硬件方面，本次百度自主研发的超导量子计算机“乾始”，内置10量子比特低温超导芯片，而另一款36量子比特芯片正在“流片”。百度的“自研”在于，基于“应用、软件、硬件” 三位一体高度集成的量羲，乾始将极大地推动量子软硬一体化方案的实施和落地。
相较于硬件，由于深耕多年，百度的量子软件平台已有了一定成绩。据了解，“量義”是百度推出的全球首个全平台量子软硬一体解决方案， 是供私有化部署、云服务、硬件接入等一系列服务，可实现量子芯片“即插即用”。其中，基于量易伏平台以及相连的工具集，开发者可以访问真实量子计算机，用于人工智能、化工医药、智能制造、量子网络、图像分类、文本分类等应用方向。
百度量子计算研究所所长段润尧博士
段润尧对钛媒体App称，目前“量羲”已经完成中科院物理所超导量子芯片和中科院精密测量院离子阱量子芯片连接验证，可同时实现超导量子以及离子阱两条路线的量子计算机。
关于量子计算研发路线图，据披露，2023年，百度量子芯片将达到超过100个量子比特，实现高潜量子应用；2025年，百度量子芯片将达到超过1000个量子比特，实现实际的量子优势；2028年，百度量子芯片将达到超过10000量子比特，实现规模化商用及容错量子计算。
中国科学院院士潘建伟表示，研发应用特定问题的专用量子模拟机，按照目前的估计还需要5到10年；而在实现量子纠错的基础上，构建可编程通用量子计算机实现时间尚未明确，学术界一般认为还需要15年至20年，甚至更长的时间。
向涛院士则表示，如作乐观估计，2040年将可能制备出普适的量子计算机。
现阶段，阿里、腾讯、华为等企业都已经在量子计算领域积极布局。
其中，阿里达摩院量子实验室以低温超导硬件（芯片）研发为核心方向，以高实用性应用操作为基础，曾研发出2量子比特的量子芯片，开源自研量子计算模拟器“太章2.0”，以及阿里云量子开发平台（ACQDP）等；腾讯则主攻量子计算云以及器件，推出过量子开放系统的绝热演化捷径、自研量子参量放大器等；华为主要做量子计算的上层软件平台支持，推出过量子计算模拟器HiQ云服务平台等。
段润尧向媒体强调，百度量子希望利用“量義”打通整个链条，能够真正实现整体的落地应用。“我们的目标是建造超能量的（量子计算机），并不是为了某项指标世界第一。”（本文首发钛媒体App，作者｜林志佳）
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