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探尋新質生産力 | 玻色量子:勇攀量子計算技術的全球最高峰

探尋新質生産力 | 玻色量子:勇攀量子計算技術的全球最高峰

做實用化的光量子計算機。

目前發現的人類最早的計算工具,是在南非發現的四萬年前的三根帶有刻度的股骨。而随着時間的推移,人類的計算工具也在随之進步。

早在43年前,量子計算機的概念就已經被提出,但直到近十年才在全球最先進的實驗室裡面變成了現實。乍一聽,或許不明覺厲,但已經有一批優秀人才在量子計算的實用化上成為了“第一批吃螃蟹的人”。

在大資料時代,由于全球資料量呈指數級增長(每兩年翻一番),導緻目前算力面臨兩大挑戰:一是全世界的計算能力增長無法滿足大資料分析,AI大模型訓練等的需求增長;二是摩爾定律逐漸逼近極限。未來,全球各國對算力的需求還将爆發性增長。為了應對這些挑戰,作為未來生産力的革命技術,量子計算走進大衆視野,成為政界、學術界和投資界等各方高度關注的領域。

在2024年的兩會報告中,提出了要“制定未來産業發展規劃,開辟量子技術、生命科學等新賽道,建立一批未來産業先導區”,這一政策的東風,緻使國内多家不同技術路徑的量子計算公司再次受到了空前的關注,玻色量子就是其中之一。

玻色量子建立于2020年11月,是這股浪潮下的一家初創企業,專注于将量子計算與人工智能(AI)相結合,自研可以實用化的光量子計算機。成立至今,玻色量子已經斬獲多個裡程碑式的榮譽,比如自研并釋出100計算量子比特和550計算量子比特的相幹光量子計算機——“天工量子大腦”真機、北京市唯一一家研發光量子計算的硬科技公司、榮獲“數字經濟創新引領成果”榮譽稱号、榮獲“最具颠覆性技術獎”……

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550計算量子比特的相幹光量子計算機——“天工量子大腦550W”

量子計算被稱作“最具挑戰性”的技術之一,而這樣的一個“硬骨頭”,卻被玻色量子一口口啃下。經過近四年時間發展,玻色量子已經成為國内量子計算領域的頭部企業。優秀的能力也讓它吸引來了一衆資本的青睐,包括中移資本、華控基金、元和資本等一衆明星團隊。

玻色量子創始人&CEO文凱博士在采訪中告訴融中财經,未來的玻色量子将繼續勇攀量子計算技術的全球最高峰。這樣的豪言壯志下,未來的玻色量子讓人十分期待。

一位海歸博士的“技術報國夢”

在與文凱博士的采訪中,他提到最多的詞彙就是商業化落地和實際應用。

衆所周知,越高端的科技往往越容易面臨落地難的問題。但文凱博士透露,玻色量子是國内首家實作商業化落地的量子計算公司,是以實用化落地反而還是他們的優勢。

而這也正符合文凱博士當年的創業初衷:要做實用化的量子計算,讓量子計算走出實驗室,賦能各個行業。

回憶起曾經的那條創業之路,文凱博士表示其在清華讀大學時就接觸到了量子計算,并始終相信量子計算可以和AI相結合。在清華實體專業碩士畢業後,文凱進入斯坦福大學攻讀量子計算博士學位。在讀博期間提出了一條全新的利用相幹雷射完成量子計算的新方案,并成為該領域的第一個博士。

随着傳統摩爾定律的終結、AI、大資料對于算力提出了更高的要求,量子計算領域的發展迎來大機遇。同時,國際上對于大陸晶片産業的“卡脖子”情形越來越嚴重,在國内發展經典的超級計算機之路已經越來越困難,而量子計算,恰恰提供了一個新的機會。

機不可失,帶着“技術報國”的樸素想法,文凱決定歸國尋找量子計算在國内的發展機會,讓量子計算真正與産業相結合。

籌建團隊、招賢納士期間,文凱博士遍訪了全球量子計算領域的知名學者、專家,還積極與北京量子資訊科學研究院、清華大學、北京師範大學等院所合作,組建了一支來自清華大學、中科院、斯坦福大學等頂級學府的明星技術團隊。團隊組建完成後,玻色量子正式成立了。

文凱博士作為創始人和學術帶頭人,帶領公司在探索中先後取得一系列裡程碑式事迹。比如玻色量子與普天電子城孵化器聯合搭建完成朝陽區首個高水準的量子實驗中心示範平台實驗室,相繼獲得了“中關村高新企業”和國家高新技術企業”認證,并成立了“玻色量子科學技術協會”。随後,玻色量子還獲得北京市2023年專精特新中小企業認定,獲準設立博士後科研工作站,助力更多的科技工作者能夠投身于中國自己的量子計算事業當中。

在自研産品方面,玻色量子核心産品包括自研相幹光量子計算機真機、“開物SDK”開發套件,以及覆寫各個行業的自研算法。

其中,在2024年4月最新釋出的550計算量子比特相幹光量子計算機真機——“天工量子大腦550W”較“天工量子大腦100”有了質的更新。

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在算力優勢上,“天工量子大腦550W”可以解決最高超過550個變量的數學問題,耦合連結規模達到150975個,是“天工量子大腦100”的28倍。随着問題規模的增加,實際計算複雜度也呈現指數級增加,“天工量子大腦550W”在國内首次實作550節點全連接配接可程式設計的Max-Cut問題相幹光量子計算求解,能在數個毫秒級時間内在龐大的解空間中進行并行搜尋,求出優化解,實作了比經典計算在實際應用問題上的數萬倍加速!獲得最優解99%的求解機率為99%!文凱博士透露,“天工量子大腦550W”各方面性能優勢突出,已然達到國際領先水準。

現如今,“天工量子大腦550W”已經分别面向AI、通信、金融、交通、醫藥、移動雲、電力等多領域進行了場景驗證和應用探索,率先實作在量子科技領域的數十項産業化成果。

文凱博士還告訴記者,未來玻色量子還将持續吸引頂尖人才,在量子計算技術的創新突破上持續深耕,不斷推進量子計算産業鍊生态建設,努力實作實用化量子技術的廣泛落地,為人類社會的進步和發展做出更大的貢獻。

量子計算與AI的結合

值得一提的是,在玻色量子成立之前,國際上已經出現了不少巨頭企業在量子計算領域進行布局。但玻色量子并沒有像谷歌、IBM、英特爾等巨頭那樣選擇基于超導的通用量子計算架構,而是選擇了光量子這一路徑。

文凱博士告訴記者,光量子計算顧名思義就是利用光的量子特性來進行計算的技術,也是一種主流的量子計算技術。比起其他技術路線,光量子計算不需要超低溫,且具有量子比特數規模大、室溫穩定運作、相幹時間長等多方面的優勢,在短期可實作工程化,是商用量子計算機的新興形态。

他認為,光量子才是實作大規模量子計算的最佳途徑之一,同時光量子也能更好滿足AI等算力消耗極大的領域的市場需求。

事實上,在玻色量子經曆長達一年的量子計算實用化的商業實踐後,團隊就發現了量子計算在AI場景上可發揮出的巨大計算優勢。這也堅定了公司專注于将量子計算與AI相結合的目标。

“量子計算在AI産業中更象是“潛在變革者”的角色,盡管目前量子計算還處于發展初期,但其未來在AI領域的應用前景被廣泛看好。”文凱博士對二者之間的關系進行解釋道。

文凱博士進一步舉例,量子計算在處理大量資料和執行複雜計算方面具有潛在的巨大優勢,可以通過量子計算加速某些類型的機器學習算法,如支援矢量機(SVM)和神經網絡的訓練過程。量子計算的Grover算法能夠在未排序的資料庫中進行快速搜尋,這對于提高AI系統的搜尋效率和資訊檢索能力具有重要意義。量子計算可以處理高度複雜和高維的資料集,這有助于提高AI系統的決策能力和預測準确性。

在“量子計算+AI”領域,清華大學車輛與運載學院李升波教授課題組之前就提出了多層神經網絡的伊辛訓練算法,這是國際上首個用于相幹伊辛機(CIM)的深度學習訓練算法,代表了神經網絡量子訓練領域的重要突破。而這一算法也已經在玻色量子自研的“天工量子大腦550W”上完成了真機驗證,實驗表明它能在毫秒之内解決大規模二進制優化問題,為AI時代的模型訓練提供了另一種可能路徑。這也是在量子AI時代突破實用化量子計算發展的關鍵支柱之一。

對于“量子計算+AI”的下一步探索,文凱博士透露,基于玻色量子在光量子計算領域卓越的算力優勢,公司已經與清華大學已簽約達成深入合作,雙方将繼續在“量子計算+AI”領域達成聯合研發、成果轉化、人才培養等方面深入的合作交流,落實“産學研用”的交叉融合與應用探索,争取獲得更大的開創性突破。

此外,玻色量子的量子資訊技術其他領域的應用也在開花結果。

以金融為例,玻色量子與華夏銀行在金融領域研究的突破性成果“金融領域首次實作量子優勢:投資組合優化方案量子計算速度超越經典計算”順利入選由人民銀行主管期刊《金融電子化》雜志釋出的“2023金融資訊化10件大事”,充分表明該成果的深度和廣度在業界處于領先,并具有廣泛行業影響力。

在物流領域,經過測試,玻色量子自研的100計算量子比特相幹光量子計算機真機與傳統計算方式相比平均可節省92%的計算時間。顯然,量子計算在AGV(自動導引車)排程問題上的應用,不僅展示了相幹光量子計算機的巨大潛力,也為物流自動化的未來發展指明了方向,具有重大的實際應用前景與裡程碑式突破意義。

腳踏實地

勇攀量子技術高峰

量子計算目前是全球科技競争的一個非常激烈的賽道,多個國家和科技巨頭都在積極布局和發展量子計算産業。目前,整個賽道正呈現百花齊放的發展态勢。

根據2022年波士頓咨詢公司釋出的研究報告估計,在未來15至30年内,量子計算可以創造4500億-8500億美元的價值。這表明量子計算市場的潛在價值非常大,而且随着技術的發展和應用的深入,這一市場規模有望實作顯著增長。

雖然大陸的量子計算在迅速發展,并且取得了顯著的效果,但與國外相比,特别是在與美國的競争中,還存在一定的差距。

文凱博士認為,要想保持優勢或者彎道超車,大陸還需要加強基礎研究和人才培養:持續投入資源加強量子計算的基礎研究,培養更多的量子計算人才,為大陸在量子計算領域的發展提供源源不斷的動力;以及加大政策扶持和資金投入;加強應用場景的探索和拓展:積極探索量子計算在AI、金融、通信等領域的應用場景,推動量子計算技術的商業化應用,為國家經濟發展提供新的動力。

另外,文凱博士還提到了玻色量子的企業理念——“勇攀高峰”。他表示:“我們的目标定得很高,就是要是勇攀量子計算技術的全球最高峰,但是我們又要腳踏實地,一步一個腳印地走上去。我們認為,有了“勇攀高峰”這樣的企業理念,就能讓聰明的人聚集在一起,朝着頂峰出發,他們自己就能創造出色的成果,進而實作持續突破實用化量子計算的邊界與改變未來的偉大願景。”

作為未來産業的之一,量子計算技術具有突破傳統計算極限、引領未來科技發展的巨大潛力。這項技術在未來有望在更多領域實作更多的突破性進展。例如,在密碼學、藥物設計等等。同時,量子計算與其他領域交叉融合将催生出新的學科和技術。

總的來說,量子計算技術的未來大有可為。在文凱博士的想法中,将量子算力與經典算力無縫融合,才是真正解決各行業算力難題的終極答案,也将實作更強算力的共振與提升,進而完全實作“新質融合,算力共振”。

同時,他還透露在進入量子AI時代後,玻色量子将重新定義以具備550計算量子比特的新一代相幹光量子計算機“天工量子大腦550W”為代表的基礎算力、以“開物SDK”為代表的開發套件及與多行業生态夥伴共研的“量子算法”三者相結合,為持續突破實用化量子計算的邊界與改變未來奠定堅實的三大支柱。這也是玻色量子在量子計算領域進行戰略布局的重要規劃與實用化落地的方向。

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