量子計算機從實驗室走向產業(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。

量子計算應用在產業(yè)的實際場景中，究竟有何優(yōu)勢？平安銀行l(wèi)ambda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完成了相關問題的求解。這一計算速度與傳統(tǒng)的經典計算機最優(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濟實用的，也是當前具產業(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業(yè)投資，這也是量子計算行業(yè)里首例來自產業(yè)領域的戰(zhàn)略投資。