100個量子比特！玻色量子推出相干光量子計算機，核心器件100%國產化

作者 | ?ZeR0

編輯 | ?漠影

智東西5月17日報道，昨日，北京光量子計算公司玻色量子舉辦2023年首場新品發布會，推出其自研100量子比特相干光量子計算機——“天工量子大腦”。天工量子大腦實現了核心器件100%國產化，求解速度比經典優化算法平均加速超過100倍，平均求解結果優于經典算法120%。

玻色量子成立于2020年11月，致力于可擴展、可編程的光量子計算平臺研發和量子計算應用落地。就在3個月前，玻色量子獲得了中國移動的產業投資，這也是量子計算行業里的首例產業戰投。玻色量子是目前唯一一家獲得產業化戰略投資的光量子計算機公司，累計已完成四輪融資。

一、三大優勢：100個量子比特，求解速度平均加速逾100倍，平均求解結果優120%

玻色量子創始人、COO馬寅談道，量子計算本質上就是算力的“遷躍”。社會對算力的需求提升到了一個全新高度，對宇宙和自然的認知也進入了深水區，隨著電子計算機提升的摩爾定律走到盡頭，新的場景呼喚全新的計算工具。

未來全新的計算工具是什么？玻色量子創始人&CEO文凱博士給出的答案是——量子計算機。

他談道，此次發布的相干光量子計算機“天工量子大腦”有三大優勢：

第一，玻色量子自研的“天工量子大腦”具有100個計算量子比特，已達國際領先水平，可以解決最高超過100個變量的數學問題，并實現了上百規模光量子之間的“全連接”控制，具備完整的可編程能力，即對應不同的應用場景和不同算法，硬件無需修改，完全通過軟件配置即可實現可擴展、可編程，充分利用光量子計算優勢，極大降低了實際問題的建模復雜度。文凱說，這是量子計算從理論量子優勢向實用量子優勢發展的重要里程碑。

第二，經過數十個實際案例的測試驗證，“天工量子大腦”的求解速度比經典優化算法平均加速超過100倍；相比暴力破解的窮舉法，算力優勢更是提升了多個數量級。量子計算機的計算加速度是體現量子優勢的重要指標。

第三，“天工量子大腦”的平均求解結果優于經典算法120%。在計算復雜度越高的問題上，量子計算的優勢越發明顯。類似于AI大模型的“涌現”能力，當量子計算機的計算規模提升之后，大規模量子計算的實用量子優勢逐步“涌現”，而100量子比特就是這一轉折點。

二、解讀技術架構、核心器件，Max-Cut是實用量子計算的“算力標準”

玻色量子創始人、CTO魏海博士對“天工量子大腦”的光量子疊加特性、整機架構及核心器件、“開物”SDK進行一一解析，解答了“天工量子大腦”量子優勢的來源，并提出Max-Cut是實用量子計算的“算力標準”。

當光穿過非線性材料時，其光子的波長和相位都會發生變化，在精準控制其能量和相位的過程中，在相空間會出現量子疊加態效應，這也是“天工量子大腦”實現加速的根本原因，玻色量子利用該效應，基于timebin，完成了100光量子比特的并行加速計算。

為了滿足光量子存儲運算的極高精度需求，實現超過100個量子比特的存儲，玻色量子自研了一款光量子計算專用光纖恒溫控制設備“量晷”。該設備能將光纖的溫度變化穩定在千分之一攝氏度量級，即做到0.001℃的溫度穩定維持，有效避免環境溫度波動帶來的光纖內存長度誤差。

為了導入計算問題的參數矩陣，玻色量子自研了光量子測控一體機“量樞”。該設備集光量子測量反饋、系統狀態檢測、計算流程控制等功能于一體，在GHZ調控速率下同時控制、讀取和執行快速反饋來操控100個計算量子比特。

量子計算從來不是“單打獨斗”，要與經典計算聯合工作。為了“連接”量子計算與經典計算，聯合更多開發者和客戶一起搭建量子計算生態系統，玻色量子推出了“開物”SDK，為有特殊大規模計算需求的客戶提供定制化的開發服務。

魏海談道，在實際問題求解中，“天工量子大腦”適用于高效求解組合優化問題，其中最具代表性的21個NP-Complete模型（簡稱“NPC”）在生活中無處不在。這些問題之間可以互相歸約轉化，技術中經常用Max-Cut問題來做統一的數學表達，表征計算復雜度。比如經典計算中的很多代表性企業等都曾使用Max-Cut來做新品算力的標定。

因此，為了標定量子計算的算力優勢，玻色量子采用在經典計算中和量子計算中都通用的Max-Cut問題，來作為實用量子計算的“算力標準”。

除此之外，玻色量子燎原計劃開發者平臺也即將上線。

三、真機測試，提高四大應用場景計算速度

發布會現場，來自平安銀行、清大科越、中國移動云、中國移動未來研究院的代表分別進行了“天工量子大腦”在金融、電力、云平臺、通信等應用場景的案例分享。

在金融應用方向，據平安銀行LAMBDA實驗室負責人崔孝林分享，平安銀行戰略發展部旗下LAMBDA實驗室在天工量子大腦上實現對德國信用數據集特征篩選計算的加速，在＜1ms的時間內完成了問題求解，且相對于傳統優化算法，可找到更低能量的可行解。

2022年12月，玻色量子與平安銀行在“量子+金融”領域達成深入合作，基于實際金融場景及需求，共同打造量子計算的行業級應用解決方案。

在電力應用方向，清大科越副總裁郭夢婕談道，清大科越在天工量子大腦上實現了對虛擬電廠的負荷優化問題的計算驗證，在3.8ms內找到全局最優解，相比經典優化算法，計算速度提升200倍以上。

2023年5月，玻色量子與清大科越在“量子+電力”領域達成深入合作，基于電力行業的實際場景與業務需求，共同打造基于光量子計算的電力能源領域實用型場景解決方案。

在云平臺應用方向，中國移動云能力中心首席科學家錢嶺說，中國移動使用玻色量子計算機實現了算力網絡調度任務分配算法毫秒級運算，相比傳統經典算力，計算速度及結果均有大幅提升。今年天工量子大腦真機作為“恒山”接入中國移動云的“五岳量子計算云平臺”。

2023年5月，玻色量子與移動云簽訂了“五岳”量子云計算創新加速計劃。玻色量子將聯合移動云共同打造“恒山光量子算力平臺”，為移動云提供光量子計算優越性，以賦能人工智能、生物制藥、智慧交通等千行百業。

在通信應用方向，中國移動未來研究院院長崔春風分享道，中國移動未來研究院使用天工量子大腦，在2~3ms內完成優化問題求解，且解的質量高于模擬退火等經典優化算法，并且隨著問題規模的增大，經典計算求解時間呈指數增長，量子計算機的求解時間基本保持穩定。

2023年3月，玻色量子與中國移動通信有限公司研究院在“量子+通信”領域達成深入合作，以應對6G通信網絡帶來的算力挑戰，共同打造量子計算加速解決方案。

結語：光量子計算領域實用化的關鍵里程碑

量子計算具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強并行處理能力，在特定計算困難問題上，能夠提供指數級加速，這使其有望成為未來科技領域加速發展的“新引擎”。

作為國內量子科技產業代表企業，玻色量子推出自研100量子比特相干光量子計算機，邁出了實用化量子計算應用的關鍵一步，這也代表了國內光量子計算領域實用化的關鍵里程碑。

此前玻色量子已經循序漸進的將光量子計算與各行各業相結合，率先在金融、通訊、生物醫藥、交通等領域積極推進實際應用落地。隨著全球多國不斷鼓勵并大力投資量子計算發展，在玻色量子等量子計算代表創企的探索下，量子計算的實用潛力正逐漸顯現。

發布于：北京

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看完這篇，終于可以和別人聊量子計算機了

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