智東西（公眾號：zhidxcom）
作者 | ?ZeR0
編輯 | ?漠影
智(zhi)東西(xi)5月17日報道(dao)，昨日，北(bei)京光量(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算公司(si)玻色量(liang)(liang)(liang)子(zi)舉辦2023年首(shou)場新品發布會，推出其自(zi)研100量(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)特相干光量(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算機——“天工(gong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)大腦(nao)”。天工(gong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)大腦(nao)實現了核心器件100%國產化(hua)(hua)，求解速度(du)比(bi)經典(dian)優(you)(you)化(hua)(hua)算法平均(jun)加速超過100倍，平均(jun)求解結果優(you)(you)于經典(dian)算法120%。
▲玻色量子創始人&CEO文凱博(bo)士展示“天(tian)工量子大(da)腦”真機
玻(bo)色量子(zi)成(cheng)立(li)于2020年(nian)11月，致力于可擴(kuo)展、可編程(cheng)的(de)光量子(zi)計(ji)(ji)算平臺(tai)研發和(he)量子(zi)計(ji)(ji)算應用落地。就(jiu)在3個(ge)月前，玻(bo)色量子(zi)獲得(de)了中國移(yi)動的(de)產(chan)(chan)業(ye)投資(zi)，這也(ye)是量子(zi)計(ji)(ji)算行業(ye)里的(de)首(shou)例(li)產(chan)(chan)業(ye)戰投。玻(bo)色量子(zi)是目前唯(wei)一一家獲得(de)產(chan)(chan)業(ye)化戰略(lve)投資(zi)的(de)光量子(zi)計(ji)(ji)算機公(gong)司，累計(ji)(ji)已完(wan)成(cheng)四輪融資(zi)。
一、三大優勢：100個量子比特，求解速度平均加速逾100倍，平均求解結果優120%
玻色(se)量子(zi)創始人(ren)、COO馬寅談道(dao)，量子(zi)計(ji)算(suan)(suan)本質上就是算(suan)(suan)力(li)的(de)“遷躍”。社會對算(suan)(suan)力(li)的(de)需求提(ti)升到了一個(ge)全(quan)新高度(du)，對宇宙和自然的(de)認(ren)知(zhi)也進入了深水區，隨著電子(zi)計(ji)算(suan)(suan)機提(ti)升的(de)摩爾定律走(zou)到盡頭(tou)，新的(de)場景呼喚全(quan)新的(de)計(ji)算(suan)(suan)工具。
未來全新的計算工具是什么？玻色量子創始人&CEO文凱博士給出的答案是——量子計算機。
他談道(dao)，此次發布(bu)的相干光量子(zi)計算(suan)機“天(tian)工量子(zi)大腦”有三大優勢：
第一，玻色量子自研的“天工量子大腦”具有100個計算量子比特，已達國際領先水平，可以解決最高超過100個變量的數學問題，并實現了上百規模光量子之間的“全連接”控制，具備完整的可編程能力，即對應不同的應用場景和不同算法，硬件無需修改，完全通過軟件配置即可實現可擴展、可編程，充分利用光量子計算優勢，極大降低了實際問題的建模復雜度。文凱說，這是量子計算從理論量子優勢向實用量子優勢發展的重要里程碑。
第二，經過數十個實際案例的測試驗證，“天工量子大腦”的求解速度比經典優化算法平均加速超過100倍；相比暴力破解的(de)窮舉法(fa)，算(suan)力優(you)勢更是提升了多個數量(liang)級。量(liang)子計(ji)算(suan)機的(de)計(ji)算(suan)加速度(du)是體現(xian)量(liang)子優(you)勢的(de)重要(yao)指標。
第三，“天工量子大腦”的平均求解結果優于經典算法120%。在計(ji)算(suan)復雜度越高的(de)問(wen)題上，量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)的(de)優(you)勢(shi)越發明顯(xian)。類(lei)似(si)于AI大模型的(de)“涌現(xian)”能力，當量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機的(de)計(ji)算(suan)規模提(ti)升之后，大規模量(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)的(de)實用量(liang)(liang)子(zi)優(you)勢(shi)逐步“涌現(xian)”，而100量(liang)(liang)子(zi)比特就(jiu)是這一轉折點。
二、解讀技術架構、核心器件，Max-Cut是實用量子計算的“算力標準”
玻(bo)色(se)量(liang)(liang)子(zi)創始人、CTO魏(wei)海博士對(dui)“天工量(liang)(liang)子(zi)大腦”的光量(liang)(liang)子(zi)疊加特性(xing)、整(zheng)機架構及核心器件、“開物”SDK進行一(yi)一(yi)解(jie)析(xi)，解(jie)答了“天工量(liang)(liang)子(zi)大腦”量(liang)(liang)子(zi)優(you)勢的來源，并提(ti)出Max-Cut是(shi)實用量(liang)(liang)子(zi)計算(suan)的“算(suan)力標準(zhun)”。
▲“天工量子大腦”爆炸圖
當(dang)光(guang)穿過非線性材料時，其光(guang)子(zi)(zi)的(de)(de)波長和相位(wei)都會(hui)發生變化，在精準控(kong)制其能量和相位(wei)的(de)(de)過程中，在相空間會(hui)出(chu)現量子(zi)(zi)疊加態效應(ying)，這也(ye)是“天工量子(zi)(zi)大(da)腦”實現加速(su)的(de)(de)根本(ben)原因，玻色量子(zi)(zi)利用該效應(ying)，基于timebin，完成了100光(guang)量子(zi)(zi)比特(te)的(de)(de)并行(xing)加速(su)計算。
為了滿足光量子存儲運算的極高精度需求，實現超過100個量子比特的存儲，玻色量子自研了一款光量子計算專用光纖恒溫控制設備“量晷”。該設備能(neng)將光(guang)纖(xian)的(de)溫度變化穩(wen)定在千分之一攝氏(shi)度量級，即做到(dao)0.001℃的(de)溫度穩(wen)定維持，有效避免環(huan)境溫度波動帶(dai)來的(de)光(guang)纖(xian)內存(cun)長度誤(wu)差。
為了導入計算問題的參數矩陣，玻色量子自研了光量子測控一體機“量樞”。該設備集光量(liang)子(zi)測量(liang)反(fan)饋(kui)、系統狀態檢測、計算流程(cheng)控(kong)制等功能于一體，在GHZ調控(kong)速率下同(tong)時控(kong)制、讀取和執行快(kuai)速反(fan)饋(kui)來操控(kong)100個計算量(liang)子(zi)比特。
量子計算從來不是“單打獨斗”，要與經典計算聯合工作。為了“連接”量子計算與經典計算，聯合更多開發者和客戶一起搭建量子計算生態系統，玻色量子推出了“開物”SDK，為有特殊大規模計算(suan)需求的(de)客戶提供定制化的(de)開(kai)發服務。
魏(wei)海談道(dao)，在實(shi)際問(wen)題求解(jie)中(zhong)(zhong)，“天工量子大腦(nao)”適用(yong)于(yu)高效(xiao)求解(jie)組(zu)合優化問(wen)題，其中(zhong)(zhong)最具代表性(xing)(xing)的(de)21個NP-Complete模型（簡稱“NPC”）在生活中(zhong)(zhong)無處不在。這些問(wen)題之間可以(yi)互相歸約轉化，技術中(zhong)(zhong)經常(chang)用(yong)Max-Cut問(wen)題來做統一的(de)數學(xue)表達，表征計算復雜度(du)。比如經典計算中(zhong)(zhong)的(de)很多代表性(xing)(xing)企業(ye)等都曾使用(yong)Max-Cut來做新品算力的(de)標定(ding)。
因此，為了標定量(liang)子(zi)(zi)計算的算力優勢(shi)，玻色(se)量(liang)子(zi)(zi)采(cai)用在經(jing)典計算中和量(liang)子(zi)(zi)計算中都(dou)通用的Max-Cut問題，來作為實用量(liang)子(zi)(zi)計算的“算力標準”。
除此之外，玻色量子燎原計(ji)劃開發者平臺也即將(jiang)上線。
三、真機測試，提高四大應用場景計算速度
發布會現場，來自(zi)平(ping)安銀(yin)行、清大(da)科越、中國移(yi)動(dong)云(yun)、中國移(yi)動(dong)未來研究院的(de)代(dai)表分別進(jin)行了“天工(gong)量子大(da)腦”在金融(rong)、電力(li)、云(yun)平(ping)臺、通(tong)信等應用場景的(de)案例(li)分享。
在金融應用方向，據平(ping)安銀(yin)行LAMBDA實(shi)驗(yan)室(shi)負責(ze)人崔孝林分(fen)享(xiang)，平(ping)安銀(yin)行戰略發展部旗(qi)下LAMBDA實(shi)驗(yan)室(shi)在天(tian)工量子大腦上實(shi)現對(dui)(dui)德(de)國信用數據集特征篩(shai)選計算(suan)的(de)加速，在＜1ms的(de)時間(jian)內完成了問題求解，且相(xiang)對(dui)(dui)于傳統優化(hua)算(suan)法(fa)，可(ke)(ke)找到(dao)更(geng)低能量的(de)可(ke)(ke)行解。
2022年12月(yue)，玻色量子與(yu)平安銀行(xing)在“量子+金融”領域達成深入(ru)合(he)作(zuo)，基(ji)于實(shi)際(ji)金融場景及需求，共同(tong)打造量子計算的行(xing)業(ye)級(ji)應用解(jie)決方(fang)案。
在電力應用方向，清大科越(yue)副總裁郭夢(meng)婕(jie)談道，清大科越(yue)在(zai)天工量子大腦(nao)上實現了對虛擬電廠的負荷優化問題的計算(suan)驗(yan)證，在(zai)3.8ms內找到全局最優解，相比經(jing)典優化算(suan)法(fa)，計算(suan)速(su)度(du)提升200倍(bei)以上。
2023年(nian)5月(yue)，玻色量(liang)(liang)子與清(qing)大科越在“量(liang)(liang)子+電(dian)力(li)”領(ling)域達成(cheng)深入合作(zuo)，基于電(dian)力(li)行業的(de)實際場景(jing)與業務需求，共(gong)同(tong)打(da)造基于光量(liang)(liang)子計算的(de)電(dian)力(li)能源領(ling)域實用型場景(jing)解決方案。
在云平臺應用方向，中(zhong)(zhong)國移(yi)動云(yun)能力中(zhong)(zhong)心首席科學家錢嶺說，中(zhong)(zhong)國移(yi)動使用玻色量子計算(suan)機(ji)(ji)實現了算(suan)力網絡調(diao)度任務分配算(suan)法(fa)毫秒級運算(suan)，相比傳統經(jing)典算(suan)力，計算(suan)速度及結果均(jun)有大幅提(ti)升。今(jin)年(nian)天工量子大腦(nao)真機(ji)(ji)作為(wei)“恒山”接(jie)入中(zhong)(zhong)國移(yi)動云(yun)的(de)“五岳量子計算(suan)云(yun)平(ping)臺”。
2023年5月(yue)，玻色量(liang)子(zi)與移動云簽訂了“五岳”量(liang)子(zi)云計算(suan)(suan)創新加(jia)速(su)計劃。玻色量(liang)子(zi)將(jiang)聯(lian)合移動云共同打(da)造“恒(heng)山光(guang)量(liang)子(zi)算(suan)(suan)力平臺”，為(wei)移動云提供光(guang)量(liang)子(zi)計算(suan)(suan)優越性，以賦能人工智(zhi)能、生(sheng)物制藥、智(zhi)慧交通等(deng)千行百業。
在通信應用方向，中(zhong)國(guo)移動未來研(yan)究(jiu)院(yuan)院(yuan)長崔(cui)春風分享道(dao)，中(zhong)國(guo)移動未來研(yan)究(jiu)院(yuan)使用天(tian)工量(liang)子(zi)大(da)腦，在2~3ms內完成優化問題求解(jie)，且(qie)解(jie)的質量(liang)高于模(mo)擬退火等經典優化算(suan)法，并且(qie)隨著問題規(gui)模(mo)的增大(da)，經典計(ji)算(suan)求解(jie)時間呈(cheng)指數增長，量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機的求解(jie)時間基本保持穩(wen)定。
2023年3月(yue)，玻色量子(zi)與中國移動通(tong)信有限(xian)公司研究院在“量子(zi)+通(tong)信”領域達成深入合作，以應對6G通(tong)信網絡帶來(lai)的算力挑戰，共同打造量子(zi)計算加(jia)速解決(jue)方案(an)。
結語：光量子計算領域實用化的關鍵里程碑
量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)具有經典計(ji)算(suan)無法比擬的(de)(de)巨(ju)大信息攜帶和(he)超強(qiang)并行處(chu)理能力，在(zai)特定計(ji)算(suan)困難問題(ti)上，能夠(gou)提供指數(shu)級加(jia)速，這使其有望成(cheng)為(wei)未來(lai)科技領域加(jia)速發(fa)展的(de)(de)“新引擎(qing)”。
作(zuo)為國內量子(zi)科技產業代表企(qi)業，玻色量子(zi)推出(chu)自研(yan)100量子(zi)比特相干(gan)光量子(zi)計(ji)算機，邁出(chu)了實用(yong)化量子(zi)計(ji)算應用(yong)的(de)關(guan)(guan)鍵一步(bu)，這也代表了國內光量子(zi)計(ji)算領域實用(yong)化的(de)關(guan)(guan)鍵里程碑(bei)。
此前玻(bo)色量(liang)子(zi)(zi)已(yi)經循序漸進的將光量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算與各行各業相結合(he)，率(lv)先在(zai)(zai)金融、通訊、生物醫藥、交通等(deng)領域積極推進實(shi)際應用落地。隨著全球多國(guo)不(bu)斷鼓勵并(bing)大力投資(zi)量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算發展(zhan)，在(zai)(zai)玻(bo)色量(liang)子(zi)(zi)等(deng)量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算代表創(chuang)企的探索下，量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算的實(shi)用潛力正逐(zhu)漸顯現。
