如今,量子計算因其算力帶來的指數級爆發式增長備受矚目,也為需要強大算力的AI提供了更多可能。7月10日,WAIC 2021世界人工智能大會的AI開發者論壇正式舉辦,本次論壇聚焦“后深度學習的AI時代”,邀請來自學術界和產業界的多位重磅嘉賓進行現場分享交流。百度研究院量子計算研究所所長段潤堯受邀發表《量子人工智能:從理論到實踐》的主旨演講,描繪了量子計算賦能人工智能的美好藍圖,分享了百度量子計算的最新進展。

百度研究院量子計算研究所所長段潤堯

段潤堯介紹,量子力學建立至今已有一個多世紀,基于量子力學和計算理論交叉融合誕生的量子計算正日益凸顯重要性,在人工智能、密碼安全、量子化學和材料模擬上擁有廣闊的應用前景。目前,量子計算正與人工智能深度融合,在算法、框架、硬件三個層面進行AI基礎能力的創新突破,在提升準確率的同時還大幅降低了時間與能源成本。

百度量子計算研究所自2018年成立以來,便以實現“百度量子,量子百度”為使命,制訂了QAAA戰略規劃:聚焦量子算法(Quantum Algorithm)、量子人工智能(Quantum AI)和量子架構(Quantum Architecture)三個核心方向,并在研發過程中不斷利用量子計算賦能百度核心技術,持續將相關量子科技整合到百度的核心業務之中,積極探索量子創新業務。

在量子算法方向,百度旨在針對具體任務設計高效的量子算法,將經典算法設計及分析理論推廣到量子情形,優化現有量子經典算法,確定現有算法的可行性與局限性,聚焦于量子搜索、量子模擬、量子安全計算等應用;在量子人工智能方向,百度旨在利用量子計算的信息處理優勢促進人工智能的發展,同時利用現有的人工智能技術突破量子計算發展瓶頸,聚焦機器學習、信息安全、區塊鏈等技術研發;在量子架構方向,百度旨在提供量子基礎架構綜合服平臺,用于支撐量子人工智能和量子算法的物理設備實現,聚焦量子硬件接口、分布式量子信息處理、統一編程平臺、量子網絡與因特網、量子和后量子密碼等研究領域。

段潤堯在演講中表示,目前百度已建成了以量脈、量槳、量易伏三大項目為主體的百度量子平臺,旨在提供全面的量子基礎設施即服務QaaS(Quantum Infrastructure as a Service),追逐“人人皆可量子”的愿景。百度量子平臺提供了連接頂層解決方案和底層硬件基礎所需的大量軟件工具以及接口,百度希望這一平臺扮演量子計算時代操作系統的角色。開發者和合作伙伴可以通過這一平臺實現量子計算對行業的賦能,不再需要針對性接觸和學習復雜的量子軟硬件。

其中,量脈是脈沖級別量子控制云平臺,通過云計算為量子控制提供專業與高效的解決方案,提供了高效的量子軟硬件接口,為近期量子應用的實現提供了有力保障;量槳是量子機器學習工具集,可加速人工智能技術與量子計算的深度融合,進而有望促進量子化學模擬、新藥研發、金融等領域的突破進展;量易伏作為國內首個云原生量子計算平臺,是從應用到真機的一站式量子計算平臺,結合原生云計算和量子計算優勢,承載量子計算需求和出口,是開啟量子計算時代的鑰匙。

通過打造量脈、量槳、量易伏三項國內領先的量子計算科技成果,百度已實現量子計算領域的成功搶跑。據段潤堯介紹,近期,量脈升級至2.0版本,重點研發了多量子比特含噪模擬器,用于仿真超導量子芯片,新增誤差表征和噪聲緩釋模塊助力提升量子計算精度,成為了同時支持超導電路、離子阱、核磁共振三類量子硬件的量子控制平臺。量槳升級至2.1版本,運行效率平均提升20%,通過前沿的量子神經網絡、LOCCNet、量子核方法、含噪量子電路模擬等模塊,開發者們可以在量槳上便捷地進行人工智能、組合優化、量子化學方面的量子應用研發。

量易伏重磅升級至2.0版本,成為國內首個接入量子計算真機的云原生量子計算平臺,提供從應用到真機的一站式量子計算服務。量易伏通過接入中科院物理研究所的超導量子比特芯片,以及諸如混合語言支持、QCompute SDK(量子軟件開發工具集)、云上量子IDE(集成開發環境)、自動化模塊工作流等技術,帶來了真正企業級的量子計算開發環境,進一步彰顯百度量子生態軟硬實力和構建生態上下游能力,使得人人皆可使用到量子計算的能力。

段潤堯現場還介紹了百度量子計算的實際應用案例:在量子化學領域,研究人員通過量易伏平臺可以調用量子計算真機計算分子基態能量,未來有望助力鋰電池材料的高效研發;此外,量易伏還支持調用量子算力進行人工智能與組合優化方面的應用開發。全新的量子計算技術實現了傳統的問題求解,雖然剛起步規模較小,但是很具有革命性。

段潤堯表示,百度將致力于構建開放、可持續的百度量子生態。作為百度量子生態發展的重要一環,百度量子平臺將用戶和量子服務緊密結合,賦能教育、科學研究、工業生產等領域,同時不斷促進量子計算技術與教育的普及,是實現產學研融合的中心舞臺。

“現在正是播種量子樹的黃金季節!”演講最后,段潤堯以樹為喻,對量子科技寄予高度期望:量子科技的發展要有長遠的戰略謀劃和系統布局,特別是對相關人才隊伍的培養勢在必行,這是一個需要長期為之奮斗的事業。未來,量子科技將持續為AI和云計算注入新活力、促進產業智能化升級。百度也將積極推動量子計算的前沿技術發展與落地應用的新場景和新業務,為量子計算領域的發展和繁榮持續貢獻力量。