百度量子：难度堪比登月，也要让量子计算触手可及

  【雷竞技须安全稳定 企业频道】接触量子计算，准确的说是量子物理，起点是那只在“生死边缘反复横跳”的薛定谔的猫。尽管我在2017年就曾经买过一本量子力学的相关书籍，但直到今天理解量子力学的态叠加原理时，还要在脑袋里转上几道弯才行。至于量子计算，我们都已经不再陌生，包括百度、华为、谷歌、微软、IBM等行业领头羊均在布局量子计算平台。2021年10月，中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展，使中国成为世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。 

 百度超导量子计算机“乾始”

  一系列阶段性成果以及商用型量子计算机的亮相，表明量子计算正在快速发展，但我还是会为这四个字加上“实验室、研究所”等前缀，似乎量子计算与终端用户之间，还隔着无数只薛定谔的猫，既看不到更摸不着。

  现在量子计算朝着看得见、摸得着的方向更近了一步。百度量子通过一款手机上的APP，实现了“零门槛”量子编程，甚至与真正的量子计算机建立联系，让量子计算变得触手可及。当然想要借此“掌握”量子计算的可能性也几乎为零，但是对于我们了解量子计算，百度量子提供了一种更直观的方式和具象的体验。 

  8月26日，百度举行了“AI呀我去”量子计算特训营活动，百度量子计算研究所所长段润尧现场讲解了量子计算硬核知识，以及百度量子计算的最新进展。 

  量子计算作为一种全新计算范式，在教育科研、数字经济、人工智能、信息安全、金融科技、材料模拟等众多领域具备独特优势，可以轻松解决经典计算机无法处理的难题，带来颠覆性效率升级。例如，量子计算仅需1秒就能破译RSA公钥密码系统，而经典计算机则需要10万年以上。

  段润尧还针对量子计算的高效性做了更多介绍，如在药物研发方面，经典计算机难以刻画蛋白质的三维结构变化，但是量子计算机能够高效进行量子模拟，帮助预测蛋白质结构，加速药物研发、降低试错成本;在金融科技领域，包括衍生品定价、投资组合优化、风险评估，经典计算机必须使用不显示的假设来简化场景，而量子计算机则可以解决能够充分体现现实世界复杂性的问题。

  由此不难看出量子计算的价值和重要性，在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中，新一代人工智能、量子信息、集成电路成为优先发展的三驾马车;在《国家创新驱动发展战略纲要》中指出要发展引领产业变革的颠覆性技术，比如移动互联技术、量子信息技术、空天技术等。另外数据显示，到2031年量子计算产业规模预计达到8000亿元，有69%的全球大型企业计划将采用量子计算。

  尽管潜力很大，但在量子计算前进的道路上也是困难重重。段润尧提到，从量子芯片设计、比特标定、硬件平台、软硬件口的量子硬件，到包括操作系统、云平台等的量子软件，再到应用平台、应用算法、量子服务等量子应用，量子计算产业之路难度“堪比登月”。

  面对重重困难，“年轻”的百度量子还是创下了多个里程碑。2018年3月百度量子成立，到2019年7月发布量子脉冲云计算系统——量脉，支持核磁共振量子计算;2020年5月，与飞桨联合发布量子机器学习工具集——量桨，同年9月推出百度量子平台和国内首个云原生量子计算平台——量易伏。随后百度量子还推出了集教材、视频、课程和编程一体化的量子学习知识库“量易简”。

  到了2022年8月25日，百度发布超导量子计算机“乾始”和全球首个全平台量子软硬一体化解决方案“量羲”，集量子硬件、量子软件、量子应用于一体，提供移动端、PC 端、云端等在内的全平台使用方式。 

  “乾始”量子硬件平台现已搭载10量子比特高保真度超导量子芯片。“量羲”凭借软硬一体解决方案，简化了两字硬件部署到量子服务的全流程，具备适配超导、离子阱等多类型主流量子芯片，可实现量子芯片“即插即用”。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。

  在发布“乾始”和“量羲”的同时，百度量子还推出了让每个用户能轻松触达量子计算的量易伏，在手机端或者网页端都可以轻松体验量子计算。例如在手机端免费下载APP后，就能够通过程序引导完成量子编程，这对于了解量子叠加、量子纠缠、量子搜索算法等量子计算基础问题很有帮助。对于用户而言，量易伏平台能够更进一步理解量子计算，或者满足好奇心。但是对于相关专业人员、学生而言，通过该平台则能够可视化的实现量子计算编程，并且除了常用的经典混合量子语言，还可以通过拖拽式的搭建量子电路的方法实现量子编程。百度量子在量子编程基础上也提供了量子应用相关的案例，从而更深一步地了解量子计算在产业界广泛的应用场景。 

  虽然量易伏平台的功能还相对有限，但它的出现还是对解决影响量子计算发展关键难点有所帮助。

  段润尧提到，发展量子计算产业还需要钱、时间、人才这三大基础，钱和时间是有限资源，而难以速成的量子计算专业人才仍旧是“稀缺资源”，目前仍旧缺少成熟的培养渠道。

  百度量子提供了从量子底层硬件到上层应用等全方位的教学、实践、应用案例，极大降低了量子人才的培养门槛和成本。并且，百度量子生态中与高校、科研机构的合作也是重要组成部分，包括助力多所中科院研究所将量子硬件转化为量子算力、助力香港大学量子信息课程建设、助力太原理工量子计算课程建设等等。

  写在最后

  在2017年买下那本《图解量子力学》时，很难想象五年后就已经能够在不足一米的地方观察量子芯片、量子计算机。对于量子计算的应用，正如段润尧所提到尽管理论上已经没有障碍，但行业仍旧是处在摸着石头过河的阶段。想要构建健康的量子生态，还需要开发者、科技公司、科研机构等每一个组织都做好自己擅长的事情。

  前路遥遥，但通过百度量子的本次分享，至少让我们看到了量子计算机硬件、量易伏等软件平台、可以预见的量子计算应用场景。百度超导量子计算机已经在量子化学、量子模拟、量子图像分类、量子文本分类等领域得到应用。对于很多关注量子计算的用户而言，百度量子提供的量易伏APP等工具，成为零距离、零门槛甚至零投入接触量子计算的平台，能够以量子编程等形式，更清晰、直观的了解量子计算及其价值。

  当然，尽管百度量子朝着让量子计算触手可及，“人人皆可量子”的愿景更近了一步，但接下来仍有重重困难。未来，百度量子将如何应对挑战，又将以何种方式让量子计算在广阔的应用场景下发挥价值，值得期待。