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量子計算機從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用的步伐正在加快。北京玻色量子科技有限公司5月16日發(fā)布了自研100量子比特相干光量子計算機——“天工量子大腦”，該成果目前已在通信、金融、生物醫(yī)藥、交通等產(chǎn)業(yè)領域進行了真機應用測試。

量子計算，是一種遵循量子力學規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式。隨著電子計算機賴以提升算力的摩爾定律逐漸走到盡頭，人們對新一代計算工具無比渴求，量子計算機正是備受關注的新一代計算工具的代表。量子比特是量子計算機的基本信息單元，當前，在實驗室里制備單個或少量的量子比特對量子物理學家來說已經(jīng)不再是難題，如何制備出成百上千的量子比特并使其在系統(tǒng)中穩(wěn)定運行，成為量子計算技術從實驗室走向產(chǎn)業(yè)應用的最大挑戰(zhàn)。

據(jù)悉，“天工量子大腦”具有100個計算量子比特，可以解決最高超過100個變量的數(shù)學問題，已達國際領先水平。此外，它還實現(xiàn)了上百規(guī)模光量子之間的“全連接”控制，具備完整的可編程能力，也就是對應不同的應用場景和不同算法時硬件無需修改，完全通過軟件配置就能實現(xiàn)可擴展、可編程，充分利用光量子計算優(yōu)勢，極大降低了實際問題的建模復雜度。

公司首席技術官魏海介紹，當光穿過非線性材料時，其光子的波長和相位都會發(fā)生變化，在精準控制其能量和相位的過程中，在相空間會出現(xiàn)量子疊加態(tài)效應，這也是“天工量子大腦”實現(xiàn)加速計算的根本原因，玻色量子技術團隊利用該效應，完成了100光量子比特的并行加速計算。

為了滿足光量子存儲運算的極高精度需求，實現(xiàn)超過100個量子比特的存儲，技術團隊自主研發(fā)了一款光量子計算專用光纖恒溫控制設備——“量晷”，該設備能將光纖的溫度變化穩(wěn)定在千分之一攝氏度量級，即能夠做到0.001攝氏度的溫度穩(wěn)定維持，有效避免環(huán)境溫度波動帶來的光纖內(nèi)存長度誤差。

為了導入計算問題的參數(shù)矩陣，玻色量子自研了光量子測控一體機——“量樞”，集光量子測量反饋、系統(tǒng)狀態(tài)檢測、計算流程控制等功能于一體，同時控制、讀取和執(zhí)行快速反饋來操控100個計算量子比特。

量子計算應用在產(chǎn)業(yè)的實際場景中，究竟有何優(yōu)勢？平安銀行LAMBDA創(chuàng)新實驗室負責人崔孝林介紹，其在“天工量子大腦”上實現(xiàn)了對德國信用數(shù)據(jù)集特征篩選計算的加速，在不到一毫秒的時間內(nèi)完成了相關問題的求解。這一計算速度與傳統(tǒng)的經(jīng)典計算機最優(yōu)算法相比，至少實現(xiàn)了100倍加速。北京航空航天大學教授、數(shù)據(jù)智能與智慧管理工信部重點實驗室主任吳俊杰也舉例說道，在復雜環(huán)境下的動態(tài)決策問題困擾了其很久，量子計算為其提供了新的解決思路和技術路徑。

北京量子信息科學研究院科研副院長、清華大學物理系教授龍桂魯說，在量子計算機的多種技術路徑里，天工量子大腦所屬的相干伊辛機是最經(jīng)濟實用的，也是當前具產(chǎn)業(yè)化應用條件的方向之一。據(jù)悉，玻色量子2020年11月成立于北京朝陽區(qū)，其團隊來自斯坦福、清華、中科院等頂尖院所，目前其成果已率先在金融、通訊、生物醫(yī)藥、交通等領域進行了應用探索，推動光量子計算領域實用化與產(chǎn)業(yè)化。3個月前，因“天工量子大腦”在通信、金融等領域的巨大潛力，玻色量子團隊獲得了中國移動的產(chǎn)業(yè)投資，這也是量子計算行業(yè)里首例來自產(chǎn)業(yè)領域的戰(zhàn)略投資。

來源：北京日報客戶端 記者：孫奇茹

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