本期嘉賓簡(jiǎn)介：
馬寅，北京玻色量子科技有限公司創(chuàng)始人、COO。本科畢業(yè)于天津大學(xué)精密儀器學(xué)院，研究生畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心。曾參與并負(fù)責(zé)多艘載人航天飛船和中國(guó)空間站的精密儀器分系統(tǒng)總體軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)航天員穿戴式微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)以及航天員的在軌人機(jī)交互理論研究，多次入駐基地參與重大發(fā)射任務(wù)，參與多項(xiàng)國(guó)防軍工標(biāo)準(zhǔn)的制定，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲得已授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利超過(guò)20項(xiàng)。
Key points:
1、多類(lèi)型算力融合是解決算力難題的終極答案
2、專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)將率先走向?qū)嵱没?/p>
3、量子計(jì)算應(yīng)用需要各行各業(yè)的共同參與
4、未來(lái)通用量子計(jì)算機(jī)與專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系就像CPU與GPU
量子計(jì)算作為現(xiàn)代科技的最前沿領(lǐng)域，代表著人類(lèi)下一代算力技術(shù)，正展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。它利用量子比特來(lái)處理信息，相較于經(jīng)典計(jì)算機(jī)，在解決某些特定問(wèn)題上有望具有絕對(duì)的速度與準(zhǔn)確度優(yōu)勢(shì)。
2024年9月，我國(guó)量子計(jì)算企業(yè)北京玻色量子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“玻色量子”）完成數(shù)億元A輪融資，這是玻色量子成立3年多以來(lái)累計(jì)完成的第五輪融資。此次融資由知名VC啟賦資本領(lǐng)投，阿米巴資本、元和資本、盈富泰克等跟投。
量子計(jì)算技術(shù)近年來(lái)快速發(fā)展并受到廣泛關(guān)注，其中最受關(guān)注的問(wèn)題就是什么時(shí)候才能研制出實(shí)用的通用量子計(jì)算機(jī)；在通用量子計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，人類(lèi)是否能夠利用量子特性實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力？第一財(cái)經(jīng)近日采訪玻色量子創(chuàng)始人、COO馬寅，探討未來(lái)量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算的關(guān)系，以及量子計(jì)算目前的實(shí)用化進(jìn)展等問(wèn)題。
超越經(jīng)典計(jì)算的量子算力加速器
與超導(dǎo)、離子阱等其他量子計(jì)算技術(shù)路線使用的邏輯門(mén)計(jì)算架構(gòu)不同，玻色量子研發(fā)的相干光量子計(jì)算機(jī)也稱為相干伊辛機(jī)（Coherent Ising Machine，簡(jiǎn)稱CIM），是一種利用光學(xué)系統(tǒng)來(lái)解決組合優(yōu)化問(wèn)題的專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)。
目前CIM相干量子計(jì)算方案是已實(shí)現(xiàn)的量子比特?cái)?shù)最大的方案，也是主流方案中有望最快實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)量子比特的方案。盡管CIM的自旋量子比特?cái)?shù)與通用量子計(jì)算的量子比特?cái)?shù)無(wú)法直接進(jìn)行算力的比較，但CIM通過(guò)對(duì)激光的精準(zhǔn)控制，不需要超低溫環(huán)境，在室溫下即可運(yùn)行，具有穩(wěn)定的狀態(tài)、穩(wěn)定的操控和穩(wěn)定的結(jié)果，運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它技術(shù)方案，商業(yè)化的潛力更好。
簡(jiǎn)單而言，目前大多數(shù)的通用量子計(jì)算機(jī)受制于量子比特的物理體系均對(duì)環(huán)境非常敏感，很容易由于量子退相干而失去量子態(tài)從而導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤，而光量子比特對(duì)環(huán)境干擾和錯(cuò)誤有更好的抵抗力，在計(jì)算規(guī)模上已經(jīng)突破10萬(wàn)量子比特，計(jì)算能力更強(qiáng)。但CIM主要設(shè)計(jì)用于解決組合優(yōu)化問(wèn)題，它不像基于邏輯門(mén)的量子計(jì)算機(jī)那樣具有通用性，這意味著CIM的應(yīng)用范圍可能相對(duì)有限。
馬寅表示，相干光量子計(jì)算機(jī)在解決高效求解組合優(yōu)化問(wèn)題方面極具優(yōu)勢(shì)，能在數(shù)個(gè)毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)在龐大的解空間中進(jìn)行并行搜索，求出優(yōu)化解，實(shí)現(xiàn)了比經(jīng)典計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題上的數(shù)萬(wàn)倍加速。并且這一類(lèi)數(shù)學(xué)難題的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，在生活中幾乎無(wú)處不在，如交通物流、算力調(diào)度、材料相變、虛擬電廠等不同領(lǐng)域的組合優(yōu)化。
“另外CIM的計(jì)算原理利用了量子并行，更加類(lèi)似于人腦神經(jīng)突觸的工作模式，天然更適合于形成超大規(guī)模的量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠在毫秒之內(nèi)解決大規(guī)模二進(jìn)制優(yōu)化問(wèn)題，為AI時(shí)代的模型訓(xùn)練提供了另一種可能的算力路徑。”
據(jù)悉，玻色量子最新發(fā)布的相干光量子計(jì)算機(jī)550W，已實(shí)現(xiàn)550個(gè)專(zhuān)用光量子比特的穩(wěn)定制備和操控，實(shí)現(xiàn)光電混合計(jì)算。相干光量子計(jì)算機(jī)550W也已具備高功率態(tài)制備、高保真內(nèi)存、低噪環(huán)控、自適應(yīng)糾錯(cuò)等突出性能優(yōu)勢(shì)。未來(lái)玻色量子還將建立專(zhuān)門(mén)的光量子芯片生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)相干光量子計(jì)算機(jī)和通用光量子計(jì)算機(jī)的片上化、小型化。
多類(lèi)型算力融合是解決算力難題的終極答案
馬寅表示，量子計(jì)算從來(lái)都不是來(lái)替代經(jīng)典算力的，將量子算力與經(jīng)典算力無(wú)縫融合，才是真正解決各行業(yè)算力難題的終極答案，也將實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)算力的共振與提升，進(jìn)而完全實(shí)現(xiàn)“新質(zhì)融合，算力共振”。
“就組合優(yōu)化問(wèn)題而言，理論上GPU能不能算？也能算，但不擅長(zhǎng)，需要足夠多的算力資源，而相干光量子計(jì)算機(jī)是專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行邏輯就是為了解決組合優(yōu)化問(wèn)題，所以效率更高、成本更低。”馬寅表示，所以玻色量子堅(jiān)持實(shí)用化量子計(jì)算研發(fā)，就是為了解決經(jīng)典算力無(wú)法高效解決的問(wèn)題，而不是替代經(jīng)典算力。
而對(duì)于未來(lái)通用量子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，是否會(huì)對(duì)專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生威脅？馬寅表示，未來(lái)通用量子計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系，會(huì)更像CPU和GPU關(guān)系，專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)將更擅長(zhǎng)處理特定問(wèn)題，未來(lái)兩者一定是融合發(fā)展的趨勢(shì)。玻色量子目前也在積極投入通用量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，但受制于底層物理原理仍需突破，研制出實(shí)用的通用量子計(jì)算機(jī)至少還需要十年時(shí)間，而專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)將率先走向?qū)嵱没Ｄ壳皹I(yè)界的共識(shí)就是目前處于專(zhuān)用量子計(jì)算時(shí)代。”
對(duì)于未來(lái)的計(jì)算模式，統(tǒng)一的軟件平臺(tái)會(huì)先將任務(wù)分解成CPU適用、GPU適用、QC（量子計(jì)算）適用的計(jì)算子任務(wù)，不同的計(jì)算子任務(wù)將通過(guò)不同的算力接口傳遞給底層硬件，甚至在一個(gè)計(jì)算任務(wù)中，量子計(jì)算機(jī)要與經(jīng)典計(jì)算機(jī)之間頻繁聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)融合加速。而最終的計(jì)算結(jié)果又會(huì)通過(guò)統(tǒng)一的平臺(tái)做聯(lián)合處理，向用戶輸出最終的計(jì)算結(jié)果。
構(gòu)建生態(tài)，找到量子計(jì)算高頻使用場(chǎng)景
“未來(lái)使用量子計(jì)算的用戶一定不需要懂量子物理，并且量子計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景拓展也一定離不開(kāi)千行百業(yè)的從業(yè)者聯(lián)合開(kāi)發(fā)，如何讓用戶愿意用、用的好是量子計(jì)算走向?qū)嵱没年P(guān)鍵。”馬寅表示。
對(duì)于各行各業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)者而言，從經(jīng)典計(jì)算機(jī)切換到量子計(jì)算機(jī)，意味著需要重新寫(xiě)一套適用于量子計(jì)算機(jī)的算法，如何讓這些開(kāi)發(fā)者能夠愿意付出這個(gè)成本？“就人工智能行業(yè)，我們之前做過(guò)一個(gè)調(diào)查，至少需要達(dá)到原來(lái)算力的100倍以上，開(kāi)發(fā)者才會(huì)有動(dòng)力去嘗試量子計(jì)算，并且對(duì)量子計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性和正確率也有要求。”馬寅表示。
據(jù)悉，在計(jì)算機(jī)穩(wěn)定性方面，玻色量子的相干光量子計(jì)算機(jī)550W能達(dá)到每次12小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，為了降低開(kāi)發(fā)者門(mén)檻，玻色量子通過(guò)自研的“開(kāi)物SDK”開(kāi)發(fā)套件，讓真實(shí)場(chǎng)景中的問(wèn)題可以有效轉(zhuǎn)化為底層量子系統(tǒng)上的硬件關(guān)系，用戶只需要關(guān)注數(shù)學(xué)模型，基于Python，任意IDE環(huán)境均可適配，無(wú)論是高校、企業(yè)、個(gè)人開(kāi)發(fā)者或其他用戶，不需要去學(xué)習(xí)量子物理的原理，即可在純數(shù)學(xué)層面理解量子算力的使用方法和能力，開(kāi)發(fā)適配他們所在領(lǐng)域的量子算法，并且在量子計(jì)算機(jī)真機(jī)上完成數(shù)據(jù)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)“人人可用的量子計(jì)算”。
“當(dāng)千行百業(yè)的用戶都參與到量子計(jì)算的生態(tài)中，才能實(shí)現(xiàn)終極目標(biāo)：找到量子計(jì)算的可規(guī)模擴(kuò)展、可高頻使用的場(chǎng)景。”馬寅表示。
當(dāng)前，玻色量子已通過(guò)多年的量子計(jì)算實(shí)用化的商業(yè)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)量子計(jì)算在組合優(yōu)化和人工智能兩大場(chǎng)景上可展現(xiàn)出加速優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，玻色量子已聯(lián)合生態(tài)合作伙伴在算力調(diào)度、分子對(duì)接、虛擬電廠、量子圖聚類(lèi)算法、量子深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練等行業(yè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了一系列重要成果突破。
(本文來(lái)自第一財(cái)經(jīng))
