致力实现“人人皆可量子”，百度正在打造量子生态网络

中华大队长

在大数据时代，人类生活处处离不开信息安全。例如，日常办公的电子邮件发送和电子支付，需要大量信息验证和身份信息的存储和交换，这些往往依靠复杂的RSA加密算法，依赖大数分解的计算复杂度。
当对一个数百位或者数千位的数字进行质因数分解时，就算使用现在最快的传统计算机进行运算，也需要百亿万亿年才能进行破解。而这种计算复杂度对于未来的量子计算机来说，可能仅需要几分钟或几秒钟就能轻松完成。
可以说，量子计算的出现极大地颠覆了人们对于计算能力的认知，将对信息安全带来颠覆式的改变。正因此，近年来人们越来越重视量子计算的发展。
量子计算缘何如此强大？

量子，一词是指物理量最小的不可分割的基本单元，而计算是指利用比特位完成运算。量子计算，是利用量子力学原理进行运算，可以将量子世界与运算操作巧妙地结合在一起。与传统计算机不同的是，量子计算机使用量子比特来代表信息。不同于传统计算机中二进制使用的0与1两个状态，量子比特依照量子规律不仅可以是0或1，也可以是0与1的叠加状态，当量子比特越来越多时，其计算能力将会是指数倍的提升。
例如，当有300个量子比特同时存在时，量子计算机可以在一步计算中同时对2300种可能性进行同时操作，这个数量比可观测宇宙中所有原子数量加在一起还要多。因此，量子计算机可以解决经典计算机无法解决的问题，比如大数分解或破解加密代码等。
最早量子计算的思想，由美国阿贡国家实验室的物理学家保罗·贝尼奥夫（P. Benioff）首次在1980年代初提出，随后各国先后提出了多种量子计算模型结构和算法结构。
目前，各大发达国家都已迈入量子计算研发和竞争的赛道。2018年，欧盟投资数十亿欧元来实施“量子旗舰”计划；同年，美国通过《国家量子倡议法案》，旨在确保美国在未来的量子信息领域可以保持持续的世界领导地位。此外，美国还颁布了《无尽前沿法案》，计划在量子计算等10个领域投入1000亿美元。
得益于学界和业界的共同努力，中国量子的发展已能在全球范围内占据一席之位。在业界力量中，百度这两年的研发力度不可小觑。
百度：致力于实现“人人皆可量子”

当前，量子计算研发领域逐渐分化为两种不同路径：一是追求可以包含更多量子比特的量子计算机研发，当量子比特数量增多时，其计算能力也会指数倍增长，这一点类似于传统计算机领域中的摩尔定律。二是解决量子计算产业化的的一些技术难点，这关系着量子计算是否能够更好去赋能千行百业。
这两条路径对于量子计算的发展都十分重要。百度所思考的是，如何真正实现量子计算的产业化。2023年1月6日，在百度量子计算圆桌会上，百度量子计算研究所高级研究员陈澄博士表示，百度量子计算发展所遵循的是量子产业化的路线，百度希望通过解决量子技术全链条中从应用到软硬件的一系列技术难点，面向大众提供安全、高效、稳定的量子计算服务。
目前，量子计算存在着硬件设施与应用服务的断层，虽然很多科研机构和公司都在他们各自的实验室里，实现了应用特殊量子算法的量子计算机，但是无法给大众用户提供稳定的量子计算服务。
而百度则想解决这一痛点。圆桌会上，陈澄介绍了百度如何通过构建量子软硬一体化方案，来应对量子计算产业化路径，借此实现从底层硬件设计、中间算法软件系统、以及到上层的应用全整合。
百度推出了软硬一体的超导量子计算机“乾始”。该命名体现了百度对于量子计算机发展的战略思考，即量子计算机应该注重量子基础问题的研究、量子计算基础设施的建设、量子计算的高价值应用、以及如何实现量子计算网络。
据介绍，“乾始”是一款集量子应用、软件和硬件三位一体的产业级超导量子计算机，能让量子计算不只在实验室里发挥作用，而是真正走向千行百业。有了“乾始”作为基础，百度也在思考产业的量子化，因而推出了全平台软硬一体化解决方案“量羲”，旨在提供一站式的产业量子化升级服务，帮助客户部署强大的量子算力，实现高价值的商业应用。
百度希望高度融合各领域的资源，共建量子生态网络，让各界都能共享量子计算资源，实现“人人皆可量子”的美好愿景。为了让大众也能感受量子计算的强大能力，百度推出“量易伏”手机端app，让超导量子计算机不再“居实验室之高”，也能“处江湖之远”，其能提供基于“开箱即用”的用户体验，也能实现对于“乾始”的远程控制，真正释放每位用户的创造力。
概括来说，在百度的“量子之路”上，“乾始”可以提供强大算力；“量羲”作为一种全平台架构的解决方案，能为企业用户提供产业量子化升级服务；“量易伏”作为一款可以直接访问真实量子计算机的工具，能让用户更便捷地使用量子算力。



图 | “乾始”超导量子计算机（来源：百度百科）

量子计算：任重道远、未来可期

量子计算概念的诞生已有40余年，无论量子计算理论的发展还是硬件技术的革新，量子计算正在获得不断的突破。在百度打通量子计算软硬件一体化后，量子计算也将走入千家万户，产业化的赛道正在逐步建立。
陈澄表示，在百度的量子平台帮助下，越来越多的用户客户开始接触到量子计算，并思考将其赋能于产业价值增长。比如，利用量子计算的算力，未来可以加快药物的研发速度；在量子计算的帮助下，可以更快、更准确地提供一套最优的投资方案，从而帮助投资者获利；再以新型电池的研发为例，量子计算可以帮助研发者更快地提高电池性能。
同时，量子计算的产业化发展也会面临诸多挑战。未来需要算力更强的量子计算芯片，也需要更强大、更稳定、更易操作的量子操作系统，需要更加壮大的研究队伍和从业人员，同时也需要更加长久的资金支持。
此外陈澄还表示，目前对于量子产业来说，无论是诺奖领域的认可、还是国家层面的支持，量子计算已经来到了快速发展的黄金时期，这也将促使更多像百度公司一样的量子计算研究团队，在量子产业化的道路上再接再厉。

愚蠢的时代

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