如今,量子计算因其算力带来的指数级爆发式增长备受瞩目,也为需要强大算力的AI提供了更多可能。7月10日,WAIC 2021世界人工智能大会的AI开发者论坛正式举办,本次论坛聚焦“后深度学习的AI时代”,邀请来自学术界和产业界的多位重磅嘉宾进行现场分享交流。百度研究院量子计算研究所所长段润尧受邀发表《量子人工智能:从理论到实践》的主旨演讲,描绘了量子计算赋能人工智能的美好蓝图,分享了百度量子计算的最新进展。
百度研究院量子计算研究所所长段润尧
段润尧介绍,量子力学建立至今已有一个多世纪,基于量子力学和计算理论交叉融合诞生的量子计算正日益凸显重要性,在人工智能、密码安全、量子化学和材料模拟上拥有广阔的应用前景。目前,量子计算正与人工智能深度融合,在算法、框架、硬件三个层面进行AI基础能力的创新突破,在提升准确率的同时还大幅降低了时间与能源成本。
百度量子计算研究所自2018年成立以来,便以实现“百度量子,量子百度”为使命,制订了QAAA战略规划:聚焦量子算法(Quantum Algorithm)、量子人工智能(Quantum AI)和量子架构(Quantum Architecture)三个核心方向,并在研发过程中不断利用量子计算赋能百度核心技术,持续将相关量子科技整合到百度的核心业务之中,积极探索量子创新业务。
在量子算法方向,百度旨在针对具体任务设计高效的量子算法,将经典算法设计及分析理论推广到量子情形,优化现有量子经典算法,确定现有算法的可行性与局限性,聚焦于量子搜索、量子模拟、量子安全计算等应用;在量子人工智能方向,百度旨在利用量子计算的信息处理优势促进人工智能的发展,同时利用现有的人工智能技术突破量子计算发展瓶颈,聚焦机器学习、信息安全、区块链等技术研发;在量子架构方向,百度旨在提供量子基础架构综合服平台,用于支撑量子人工智能和量子算法的物理设备实现,聚焦量子硬件接口、分布式量子信息处理、统一编程平台、量子网络与因特网、量子和后量子密码等研究领域。
段润尧在演讲中表示,目前百度已建成了以量脉、量桨、量易伏三大项目为主体的百度量子平台,旨在提供全面的量子基础设施即服务QaaS(Quantum Infrastructure as a Service),追逐“人人皆可量子”的愿景。百度量子平台提供了连接顶层解决方案和底层硬件基础所需的大量软件工具以及接口,百度希望这一平台扮演量子计算时代操作系统的角色。开发者和合作伙伴可以通过这一平台实现量子计算对行业的赋能,不再需要针对性接触和学习复杂的量子软硬件。
其中,量脉是脉冲级别量子控制云平台,通过云计算为量子控制提供专业与高效的解决方案,提供了高效的量子软硬件接口,为近期量子应用的实现提供了有力保障;量桨是量子机器学习工具集,可加速人工智能技术与量子计算的深度融合,进而有望促进量子化学模拟、新药研发、金融等领域的突破进展;量易伏作为国内首个云原生量子计算平台,是从应用到真机的一站式量子计算平台,结合原生云计算和量子计算优势,承载量子计算需求和出口,是开启量子计算时代的钥匙。
通过打造量脉、量桨、量易伏三项国内领先的量子计算科技成果,百度已实现量子计算领域的成功抢跑。据段润尧介绍,近期,量脉升级至2.0版本,重点研发了多量子比特含噪模拟器,用于仿真超导量子芯片,新增误差表征和噪声缓释模块助力提升量子计算精度,成为了同时支持超导电路、离子阱、核磁共振三类量子硬件的量子控制平台。量桨升级至2.1版本,运行效率平均提升20%,通过前沿的量子神经网络、LOCCNet、量子核方法、含噪量子电路模拟等模块,开发者们可以在量桨上便捷地进行人工智能、组合优化、量子化学方面的量子应用研发。
量易伏重磅升级至2.0版本,成为国内首个接入量子计算真机的云原生量子计算平台,提供从应用到真机的一站式量子计算服务。量易伏通过接入中科院物理研究所的超导量子比特芯片,以及诸如混合语言支持、QCompute SDK(量子软件开发工具集)、云上量子IDE(集成开发环境)、自动化模块工作流等技术,带来了真正企业级的量子计算开发环境,进一步彰显百度量子生态软硬实力和构建生态上下游能力,使得人人皆可使用到量子计算的能力。
段润尧现场还介绍了百度量子计算的实际应用案例:在量子化学领域,研究人员通过量易伏平台可以调用量子计算真机计算分子基态能量,未来有望助力锂电池材料的高效研发;此外,量易伏还支持调用量子算力进行人工智能与组合优化方面的应用开发。全新的量子计算技术实现了传统的问题求解,虽然刚起步规模较小,但是很具有革命性。
段润尧表示,百度将致力于构建开放、可持续的百度量子生态。作为百度量子生态发展的重要一环,百度量子平台将用户和量子服务紧密结合,赋能教育、科学研究、工业生产等领域,同时不断促进量子计算技术与教育的普及,是实现产学研融合的中心舞台。
“现在正是播种量子树的黄金季节!”演讲最后,段润尧以树为喻,对量子科技寄予高度期望:量子科技的发展要有长远的战略谋划和系统布局,特别是对相关人才队伍的培养势在必行,这是一个需要长期为之奋斗的事业。未来,量子科技将持续为AI和云计算注入新活力、促进产业智能化升级。百度也将积极推动量子计算的前沿技术发展与落地应用的新场景和新业务,为量子计算领域的发展和繁荣持续贡献力量。
