北京量子院發(fā)布大規(guī)模量子云算力集群

4月25日，北京量子信息科學(xué)研究院（以下簡稱北京量子院）聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所、清華大學(xué)在2024中關(guān)村論壇年會開幕式上發(fā)布其最新成果“大規(guī)模量子云算力集群”。五臺百比特規(guī)模的新一代量子計算系統(tǒng)，通過與經(jīng)典計算融合，可以形成集群協(xié)同工作。

量子云算力集群可用的量子計算后端。北京量子院供圖

讓量子計算走向應(yīng)用

據(jù)北京量子院執(zhí)行院長常凱介紹，經(jīng)典計算比特只能處于0和1兩個狀態(tài)，經(jīng)典計算機(jī)的計算和存儲能力與比特數(shù)之間是簡單的乘法關(guān)系。但量子計算不同，量子比特是0和1的疊加態(tài)，多個量子比特糾纏起來，將帶來超強(qiáng)的并行計算能力。

常凱說，銀行通用的2048位的RSA密碼如果用經(jīng)典計算機(jī)破解，大概需要百萬年時間。但2019年谷歌預(yù)計，如果實現(xiàn)2000萬個量子比特的集成，就可以在8小時以內(nèi)破解2048位的RSA密碼。“所以，量子計算對國防安全、金融安全等都可能造成顛覆性影響，可能會改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。”他還表示，量子計算機(jī)遵循的是量子力學(xué)規(guī)律，天然擅長計算遵循量子力學(xué)規(guī)律的系統(tǒng)，比如生物學(xué)的復(fù)雜系統(tǒng)。目前新藥研發(fā)費錢費時，未來如果使用量子計算機(jī)，將有望大大縮短藥物研發(fā)時間。

“目前，量子計算處于實驗室狀態(tài)，我們希望它走向應(yīng)用。要讓更多人使用量子計算機(jī)，就需要提供一個大家方便訪問的平臺，即量子云算力平臺。”常凱說，量子云是量子計算從實驗室走向應(yīng)用的關(guān)鍵，對量子計算算法發(fā)展、應(yīng)用探索、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等有著重要的戰(zhàn)略意義。隨著國際上各大科技公司紛紛布局量子云，我國量子計算云算力布局變得尤為迫切。

去年，北京量子院在2023中關(guān)村論壇正式發(fā)布Quafu（夸父）量子計算云平臺，上線了三枚超導(dǎo)量子計算芯片，分別有136、18和10個量子比特，用戶可以自主選擇合適的芯片運行量子計算任務(wù)。目前，平臺已執(zhí)行超300萬個任務(wù)。

新上線量子云綜合指標(biāo)進(jìn)入國際前列

今年新上線的量子云可用物理比特數(shù)達(dá)到590個以上，平均兩比特門保真度達(dá)到97%以上，其中保真度最高的芯片達(dá)到了99%，綜合指標(biāo)進(jìn)入國際前列。

包含156個比特可調(diào)耦合架構(gòu)的超導(dǎo)量子芯片。北京量子院供圖

據(jù)北京量子院研究員金貽榮介紹，和去年相比，本次發(fā)布的量子云算力集群對量子計算軟硬件進(jìn)行了大幅度優(yōu)化迭代，特別是在量子硬件方面，采用了可調(diào)耦合架構(gòu)，結(jié)合芯片加工工藝的改進(jìn)，工藝穩(wěn)定性和一致性有大幅提高。測控線路與測控電子學(xué)設(shè)備也進(jìn)行了多項改進(jìn)，極大提升了測控系統(tǒng)的信號質(zhì)量、集成度與可靠性。軟件方面，完成了量子編譯優(yōu)化器的更迭以及更為便利的用戶交互系統(tǒng)Quarkstudio的開發(fā)。

國內(nèi)自主研發(fā)的高密度測控線路。北京量子院供圖

此次發(fā)布的量子云算力集群，以免費形式向全球用戶開放，用戶可登錄https://quafu.baqis.ac.cn網(wǎng)站按照用戶指南申請使用。

金貽榮坦言，目前硅晶體管的錯誤率已經(jīng)到了百億分之一以下，所以經(jīng)典計算幾乎不會出錯，計算機(jī)運行得非常穩(wěn)定。但量子云算力集群的保真度為99%，即運行100次就會出一次錯，這已經(jīng)是全世界較好的水平。未來，量子計算和錯誤作斗爭仍有很長的路要走，如果突破了量子糾錯技術(shù)，量子計算可以解決的問題將是無可限量的。

新京報記者 張璐

編輯 劉夢婕 校對 趙琳