如今，量子計(jì)算因其算力帶來的指數(shù)級爆發(fā)式增長備受矚目，也為需要強(qiáng)大算力的AI提供了更多可能。7月10日，WAIC 2021世界人工智能大會(huì)的AI開發(fā)者論壇正式舉辦，本次論壇聚焦“后深度學(xué)習(xí)的AI時(shí)代”，邀請來自學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的多位重磅嘉賓進(jìn)行現(xiàn)場分享交流。百度研究院量子計(jì)算研究所所長段潤堯受邀發(fā)表《量子人工智能：從理論到實(shí)踐》的主旨演講，描繪了量子計(jì)算賦能人工智能的美好藍(lán)圖，分享了百度量子計(jì)算的最新進(jìn)展。
百度研究院量子計(jì)算研究所所長段潤堯
段潤堯介紹，量子力學(xué)建立至今已有一個(gè)多世紀(jì)，基于量子力學(xué)和計(jì)算理論交叉融合誕生的量子計(jì)算正日益凸顯重要性，在人工智能、密碼安全、量子化學(xué)和材料模擬上擁有廣闊的應(yīng)用前景。目前，量子計(jì)算正與人工智能深度融合，在算法、框架、硬件三個(gè)層面進(jìn)行AI基礎(chǔ)能力的創(chuàng)新突破，在提升準(zhǔn)確率的同時(shí)還大幅降低了時(shí)間與能源成本。
百度量子計(jì)算研究所自2018年成立以來，便以實(shí)現(xiàn)“百度量子，量子百度”為使命，制訂了QAAA戰(zhàn)略規(guī)劃：聚焦量子算法（Quantum Algorithm）、量子人工智能（Quantum AI）和量子架構(gòu)（Quantum Architecture）三個(gè)核心方向，并在研發(fā)過程中不斷利用量子計(jì)算賦能百度核心技術(shù)，持續(xù)將相關(guān)量子科技整合到百度的核心業(yè)務(wù)之中，積極探索量子創(chuàng)新業(yè)務(wù)。
在量子算法方向，百度旨在針對具體任務(wù)設(shè)計(jì)高效的量子算法，將經(jīng)典算法設(shè)計(jì)及分析理論推廣到量子情形，優(yōu)化現(xiàn)有量子經(jīng)典算法，確定現(xiàn)有算法的可行性與局限性，聚焦于量子搜索、量子模擬、量子安全計(jì)算等應(yīng)用；在量子人工智能方向，百度旨在利用量子計(jì)算的信息處理優(yōu)勢促進(jìn)人工智能的發(fā)展，同時(shí)利用現(xiàn)有的人工智能技術(shù)突破量子計(jì)算發(fā)展瓶頸，聚焦機(jī)器學(xué)習(xí)、信息安全、區(qū)塊鏈等技術(shù)研發(fā)；在量子架構(gòu)方向，百度旨在提供量子基礎(chǔ)架構(gòu)綜合服平臺(tái)，用于支撐量子人工智能和量子算法的物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)，聚焦量子硬件接口、分布式量子信息處理、統(tǒng)一編程平臺(tái)、量子網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)、量子和后量子密碼等研究領(lǐng)域。
段潤堯在演講中表示，目前百度已建成了以量脈、量槳、量易伏三大項(xiàng)目為主體的百度量子平臺(tái)，旨在提供全面的量子基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)QaaS（Quantum Infrastructure as a Service），追逐“人人皆可量子”的愿景。百度量子平臺(tái)提供了連接頂層解決方案和底層硬件基礎(chǔ)所需的大量軟件工具以及接口，百度希望這一平臺(tái)扮演量子計(jì)算時(shí)代操作系統(tǒng)的角色。開發(fā)者和合作伙伴可以通過這一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算對行業(yè)的賦能，不再需要針對性接觸和學(xué)習(xí)復(fù)雜的量子軟硬件。
其中，量脈是脈沖級別量子控制云平臺(tái)，通過云計(jì)算為量子控制提供專業(yè)與高效的解決方案，提供了高效的量子軟硬件接口，為近期量子應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了有力保障；量槳是量子機(jī)器學(xué)習(xí)工具集，可加速人工智能技術(shù)與量子計(jì)算的深度融合，進(jìn)而有望促進(jìn)量子化學(xué)模擬、新藥研發(fā)、金融等領(lǐng)域的突破進(jìn)展；量易伏作為國內(nèi)首個(gè)云原生量子計(jì)算平臺(tái)，是從應(yīng)用到真機(jī)的一站式量子計(jì)算平臺(tái)，結(jié)合原生云計(jì)算和量子計(jì)算優(yōu)勢，承載量子計(jì)算需求和出口，是開啟量子計(jì)算時(shí)代的鑰匙。
通過打造量脈、量槳、量易伏三項(xiàng)國內(nèi)領(lǐng)先的量子計(jì)算科技成果，百度已實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算領(lǐng)域的成功搶跑。據(jù)段潤堯介紹，近期，量脈升級至2.0版本，重點(diǎn)研發(fā)了多量子比特含噪模擬器，用于仿真超導(dǎo)量子芯片，新增誤差表征和噪聲緩釋模塊助力提升量子計(jì)算精度，成為了同時(shí)支持超導(dǎo)電路、離子阱、核磁共振三類量子硬件的量子控制平臺(tái)。量槳升級至2.1版本，運(yùn)行效率平均提升20%，通過前沿的量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、LOCCNet、量子核方法、含噪量子電路模擬等模塊，開發(fā)者們可以在量槳上便捷地進(jìn)行人工智能、組合優(yōu)化、量子化學(xué)方面的量子應(yīng)用研發(fā)。
量易伏重磅升級至2.0版本，成為國內(nèi)首個(gè)接入量子計(jì)算真機(jī)的云原生量子計(jì)算平臺(tái)，提供從應(yīng)用到真機(jī)的一站式量子計(jì)算服務(wù)。量易伏通過接入中科院物理研究所的超導(dǎo)量子比特芯片，以及諸如混合語言支持、QCompute SDK（量子軟件開發(fā)工具集）、云上量子IDE（集成開發(fā)環(huán)境）、自動(dòng)化模塊工作流等技術(shù)，帶來了真正企業(yè)級的量子計(jì)算開發(fā)環(huán)境，進(jìn)一步彰顯百度量子生態(tài)軟硬實(shí)力和構(gòu)建生態(tài)上下游能力，使得人人皆可使用到量子計(jì)算的能力。
段潤堯現(xiàn)場還介紹了百度量子計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用案例：在量子化學(xué)領(lǐng)域，研究人員通過量易伏平臺(tái)可以調(diào)用量子計(jì)算真機(jī)計(jì)算分子基態(tài)能量，未來有望助力鋰電池材料的高效研發(fā)；此外，量易伏還支持調(diào)用量子算力進(jìn)行人工智能與組合優(yōu)化方面的應(yīng)用開發(fā)。全新的量子計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的問題求解，雖然剛起步規(guī)模較小，但是很具有革命性。
段潤堯表示，百度將致力于構(gòu)建開放、可持續(xù)的百度量子生態(tài)。作為百度量子生態(tài)發(fā)展的重要一環(huán)，百度量子平臺(tái)將用戶和量子服務(wù)緊密結(jié)合，賦能教育、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，同時(shí)不斷促進(jìn)量子計(jì)算技術(shù)與教育的普及，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研融合的中心舞臺(tái)。
“現(xiàn)在正是播種量子樹的黃金季節(jié)！”演講最后，段潤堯以樹為喻，對量子科技寄予高度期望：量子科技的發(fā)展要有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，特別是對相關(guān)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)勢在必行，這是一個(gè)需要長期為之奮斗的事業(yè)。未來，量子科技將持續(xù)為AI和云計(jì)算注入新活力、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能化升級。百度也將積極推動(dòng)量子計(jì)算的前沿技術(shù)發(fā)展與落地應(yīng)用的新場景和新業(yè)務(wù)，為量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展和繁榮持續(xù)貢獻(xiàn)力量。
