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量子計(jì)算這一革命性事物被認(rèn)為是面向未來的計(jì)算技術(shù)，大概率會(huì)成為未來AI和云計(jì)算的核心技術(shù)，在華為全聯(lián)接大會(huì)第三天議程上，清華大學(xué)交叉信息研究院院長、圖靈獎(jiǎng)獲得者、中科院院士姚期智作為主講嘉賓，在闡述《人工智能理論新方向》這一主題時(shí)提到，量子人工智能可能是未來的終極學(xué)習(xí)機(jī)器。
之所以說是未來，是因?yàn)榱孔佑?jì)算仍處于初生期，盡管量子計(jì)算相對今天的基于0和1比特的經(jīng)典計(jì)算，是一種基于量子比特的革命性新型計(jì)算技術(shù)，但是量子計(jì)算機(jī)商用從硬件、軟件、算法到系統(tǒng)均有非常多的技術(shù)挑戰(zhàn)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
華為在量子計(jì)算方面也公布了其階段性成果，發(fā)布了量子計(jì)算模擬器HiQ云服務(wù)平臺(tái)，包含量子計(jì)算模擬云服務(wù)和量子編程框架。
業(yè)界領(lǐng)先的量子計(jì)算模擬云服務(wù)：包含分布式全幅度模擬器（云上最大可提供42量子比特模擬服務(wù)），分布式單幅度模擬器（云上最大可提供169量子比特模擬服務(wù)），首個(gè)量子糾錯(cuò)電路模擬器云服務(wù)（可模擬數(shù)萬級量子比特電路，性能優(yōu)于同類開源模擬器CHP的5-15倍）。量子計(jì)算模擬器是量子計(jì)算軟硬件和算法研究的基礎(chǔ)使能技術(shù)。
首發(fā)量子編程框架：兼容開源框架ProjectQ的同時(shí)，新增兩個(gè)圖形用戶界面量子電路編排GUI（Graphical User Interface）與混合編排BlockUI（Block User Interface），使經(jīng)典-量子混合編程更加簡單和直觀?？商崆皹?gòu)建量子云用戶和應(yīng)用生態(tài)。
量子計(jì)算和傳統(tǒng)計(jì)算相比除了硬件上本質(zhì)的不同，量子軟件和量子算法也需要革命性的變化，量子算法的研究可能給未來AI算法帶來全新的思路，在量子計(jì)算硬件系統(tǒng)成熟之前，基于經(jīng)典計(jì)算的模擬器在量子電路仿真和調(diào)測、量子算法的研究創(chuàng)新、應(yīng)用軟件的開發(fā)和驗(yàn)證上都將發(fā)揮重要作用，是量子計(jì)算研究和應(yīng)用普及的必經(jīng)之路。簡單直觀易用的量子編程框架，對于探索量子算法和應(yīng)用的無限可能也非常重要。
姚期智院士在今年8月份表示，在量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)手段上，目前主流的超導(dǎo)、離子阱都已成為較為成熟和主流的技術(shù)，金剛石自旋量子計(jì)算和光量子計(jì)算機(jī)也取得了偉大的進(jìn)步。但是量子計(jì)算是一個(gè)空前的領(lǐng)域，可以在全新的層面上檢驗(yàn)我們的知識(shí)體系，但每一個(gè)進(jìn)展都艱難而偉大，最終建立實(shí)際的量子計(jì)算體系將會(huì)是極其重大的挑戰(zhàn)。
華為量子計(jì)算軟件與算法首席科學(xué)家翁文康
華為中央研究院量子計(jì)算軟件和算法研究架構(gòu)師、資深研究員張學(xué)倉
全聯(lián)接大會(huì)期間，量子計(jì)算領(lǐng)域知名專家、南方科技大學(xué)量子計(jì)算研究所副所長、華為量子計(jì)算軟件與算法首席科學(xué)家翁文康，華為中央研究院量子計(jì)算軟件和算法研究架構(gòu)師、資深研究員張學(xué)倉博士接受了包括雷鋒網(wǎng)在內(nèi)的媒體采訪，提到了量子霸權(quán)等話題，雷鋒網(wǎng)做了不改變原意的整理。
“量子霸權(quán)”實(shí)際上是量子優(yōu)勢
張學(xué)倉：
關(guān)于量子霸權(quán)，我們不太喜歡量子霸權(quán)這個(gè)詞，實(shí)際上是量子優(yōu)勢。量子優(yōu)勢有兩方面，一方面是在實(shí)際的量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計(jì)算不能解決的任務(wù)，另一方面理論上已經(jīng)證明一些具體例子，量子計(jì)算機(jī)肯定比經(jīng)典計(jì)算機(jī)快很多，它的優(yōu)勢比經(jīng)典計(jì)算機(jī)巨大的多，這個(gè)從數(shù)學(xué)、算法上已經(jīng)有很多證明。這也是為什么大家會(huì)投入很多錢做量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，因?yàn)槔碚撋弦呀?jīng)保證了，理論上已經(jīng)保證會(huì)有巨大的優(yōu)勢。
翁文康：
量子霸權(quán)的意義關(guān)系到量子算法實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)局限：需要進(jìn)行糾錯(cuò)和取多比特極限去定義計(jì)算復(fù)雜性。但是目前我們能控制的比特?cái)?shù)不多，Preskill （量子計(jì)算里面教父級的人物）于是提出量子霸權(quán)的概念，建議我們先不考慮計(jì)算復(fù)雜性，因?yàn)槲覀儧]有這么多量子比特。
量子霸權(quán)要解決的問題，就是到底比特?cái)?shù)到了什么程度，我們就可以超越了經(jīng)典機(jī)的計(jì)算或者模擬能力，到那個(gè)時(shí)候我們就可以不再需要懷疑量子計(jì)算的價(jià)值。這個(gè)問題本身屬于一個(gè)非常學(xué)術(shù)的問題，我個(gè)人也做了不少關(guān)于量子霸權(quán)的工作，國內(nèi)也有同行和研究者非常努力地去攻克量子霸權(quán)的問題。
在機(jī)器之心編譯的翁文康發(fā)表的《量子霸權(quán)的基礎(chǔ)概念和可行方案》論文中提到，“或許一類更容易解決的問題是：我們考慮量子計(jì)算機(jī)何時(shí)能夠執(zhí)行某些明確（但不一定跟任何實(shí)際問題有關(guān)）的計(jì)算任務(wù)，這些任務(wù)在某個(gè)合理的時(shí)間內(nèi)不能被當(dāng)前任何經(jīng)典計(jì)算機(jī)解決？這一狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)被稱為「量子霸權(quán)（quantum supremacy）」。有人可能會(huì)問，能提供平方加速的 Grover 搜索算法如何？我們能說 Grover 算法實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)嗎？問題在于，量子霸權(quán)并不是取大 N 極限，而是要求我們確定需要多少個(gè)量子比特和量子門，經(jīng)典計(jì)算機(jī)才沒有辦法在合理時(shí)間內(nèi)模擬。”
雷鋒網(wǎng)此前報(bào)道，阿里云量子技術(shù)首席科學(xué)家施堯耘就預(yù)測，2018年將出現(xiàn)量子霸權(quán)。不過至少到目前還沒有哪家廠商宣布實(shí)現(xiàn)量子“霸權(quán)”，換句話說，就算實(shí)現(xiàn)量子“霸權(quán)”，也只是在某種程度上證明了量子計(jì)算突破了傳統(tǒng)計(jì)算的極限，而“霸權(quán)”只是谷歌提出的目標(biāo)，距離量子計(jì)算真正爆發(fā)還有很長一段路要走。
翁文康：
在經(jīng)典計(jì)算機(jī)的架構(gòu)上，我們傳統(tǒng)上按照摩爾定律的思路，不斷地縮小器件工藝的尺寸，提高集成度去加速計(jì)算，但這個(gè)方法已經(jīng)到了瓶頸。其實(shí)我們遇到的問題就是器件到了量子的極限，量子極限一個(gè)特性就是讓器件變得不穩(wěn)定。比如說電子已經(jīng)不能被固定在一個(gè)位置了；我們已經(jīng)不能準(zhǔn)確定義到底什么是零，什么是一，所以邏輯比特變的不穩(wěn)定。但是不穩(wěn)定性的來源并不是說器件里面有什么雜質(zhì)，有什么缺陷，極限完全是來自于量子力學(xué)這個(gè)物理原因。因?yàn)榈搅藰O微小的程度，電子遵守的規(guī)則其實(shí)是量子力學(xué)的范圍。量子力學(xué)的規(guī)則就告訴你這個(gè)物理狀態(tài)不能確定，它會(huì)變成零和一的疊加態(tài)，利用疊加原理可以建立一個(gè)更強(qiáng)大的量子計(jì)算器件。
第二，華為發(fā)布的量子計(jì)算模擬器HiQ云平臺(tái)，是對量子計(jì)算這樣的基礎(chǔ)科研投入的第一步，華為將會(huì)持續(xù)布局量子計(jì)算。HiQ云平臺(tái)包含了一個(gè)模擬器，還有一套編程框架。模擬器在云平臺(tái)服務(wù)角度來看是業(yè)界領(lǐng)先的。HiQ云平臺(tái)新增一個(gè)量子糾錯(cuò)模擬器，是業(yè)界第一次提出在云服務(wù)添加該功能。HiQ云平臺(tái)的目的其實(shí)是科研和教育的使能平臺(tái)，我們邀請企業(yè)界還有學(xué)術(shù)界的科研工作者、老師、學(xué)生一起來參與開發(fā)我們的平臺(tái)，希望營造一個(gè)發(fā)展健康的量子計(jì)算科研、教育、人才培養(yǎng)的氛圍。
從中我們不難看出華為的思路，在量子計(jì)算發(fā)展早期提供免費(fèi)服務(wù)，來吸引外界對這一新興事物的興趣，也有助于華為云服務(wù)的發(fā)展。
翁文康：
華為是一個(gè)非常注重技術(shù)的企業(yè)，也是非常注重投入基礎(chǔ)科研。量子計(jì)算也屬于一個(gè)非常前沿的技術(shù)，最近幾年進(jìn)展很快，在攀登量子計(jì)算這個(gè)珠穆朗瑪峰的過程中可以積累很多有用的技術(shù)，帶動(dòng)科技的發(fā)展。所以華為對這方面是感到非常有興趣，也會(huì)長期投入。
做一個(gè)量子計(jì)算機(jī)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，華為在過去ICT產(chǎn)業(yè)有硬件、軟件、算法、和系統(tǒng)工程的深厚的積累，在量子計(jì)算研發(fā)的過程之中可以發(fā)揮很大的作用。
比如說這次發(fā)布的HiQ云平臺(tái)，我們在軟件并行架構(gòu)能力、云服務(wù)器的性能方面，是同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化的，不但達(dá)到云平臺(tái)里面的指標(biāo)是業(yè)界里面領(lǐng)先的，比如說全振幅，42個(gè)比特，單比特是81到169個(gè)比特，也有能力做到量子糾錯(cuò)電路模擬。這些都是我們?nèi)A為團(tuán)隊(duì)努力的成果，也是根據(jù)華為自身的優(yōu)勢發(fā)展出來的。
張學(xué)倉：
量子計(jì)算很可能是會(huì)和經(jīng)典計(jì)算互相補(bǔ)充利用。華為在經(jīng)典服務(wù)器、云計(jì)算技術(shù)上有很好的積累，基于華為服務(wù)器和云計(jì)算的資源，華為現(xiàn)在做了很好的模擬平臺(tái)。這個(gè)模擬平臺(tái)會(huì)作為很好的工具，可以加速整個(gè)量子硬件和軟件的研究。其實(shí)量子計(jì)算機(jī)除了量子的部分，還有操控系統(tǒng)，操控系統(tǒng)非常關(guān)鍵，是基于微波或者激光的技術(shù)，華為有很大的優(yōu)勢來做研究。
量子和人工智能。就我個(gè)人的角度，很贊同姚期智先生的觀點(diǎn)，他認(rèn)為未來是量子計(jì)算+自然智能，人工智能有幾個(gè)很重要的要素，一個(gè)是算力，一個(gè)是算法，一個(gè)是數(shù)據(jù)。量子計(jì)算機(jī)最大的驅(qū)動(dòng)力就是來自于某些情況下指數(shù)級近乎無窮大的算力潛能。人工智能的另外一個(gè)方面就是算法，因?yàn)榱孔佑?jì)算的算法的思維方式跟經(jīng)典的算法是完全不一樣的，它會(huì)帶來一些全新的算法視角。比如說現(xiàn)在已經(jīng)有人研究量子算法，反過來啟發(fā)了現(xiàn)在經(jīng)典的算法能夠做的更好。
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