100量子比特相干光量子计算机“天工量子大脑”发布

发布者：不虚此行 2023-5-19 19:56

日前，玻色量子正式发布自研100量子比特相干光量子计算机——“天工量子大脑”。

就在3个月前，因“天工量子大脑”在通信、金融等领域的巨大潜力，使得玻色量子获得了中国移动的产业投资，这也是量子计算行业里的首例产业战投。此次新品发布会不仅标志着玻色量子迈出了实用化量子计算应用的关键一步，还代表着光量子计算领域实用化的关键里程碑。

玻色量子创始人&COO马寅演讲

追溯人类已知最早的计算工具，是在四万年前的南非发现的三根股骨。而科技进步的每一小步，背后都是算力突飞猛进的一大步。玻色量子创始人&COO马寅提出，量子计算本质上就是算力的“迁跃”。伴随着电子计算机赖以提升算力的摩尔定律走到了尽头，新的场景呼唤全新的计算工具。

未来全新的计算工具是什么？玻色量子创始人&CEO文凯在发布会现场给出了答案——量子计算机。

玻色量子创始人&CEO文凯博士演讲

文凯博士对此次发布的相干光量子计算机——“天工量子大脑”，从三大优越性进行了深入讲解，突出展示了玻色量子已具备量子计算核心器件、关键组件的自主研发硬科技实力和“天工量子大脑”的量子优势。

玻色量子自研的“天工量子大脑”具有100个计算量子比特，可以解决最高超过100个变量的数学问题，并实现了上百规模光量子之间的“全连接”控制，具备完整的可编程能力，即对应不同的应用场景和不同算法，硬件无需修改，完全通过软件配置即可实现可扩展、可编程，充分利用光量子计算优势，极大降低了实际问题的建模复杂度。

“天工量子大脑”的求解速度比经典优化算法平均加速超过100倍。量子计算机的计算加速度是体现量子优势的重要指标。经过数十个实际案例的测试验证，相比于经典优化算法，求解速度比经典速度平均加速超过100倍，而相比暴力破解的穷举法，算力优势更是提升了多个数量级。

“天工量子大脑”的平均求解结果优于经典算法120%。在计算复杂度越高的问题上，量子计算的优势越发明显。类似于AI大模型的“涌现”能力，当量子计算机的计算规模提升之后，大规模量子计算的实用量子优势逐步“涌现”，而100量子比特就是这一转折点。

自公司成立起，玻色量子就一直专注于光量子计算技术领域深耕细作，聚焦技术创新不断突破，成功以100量子比特建立了光量子计算领域实用化的关键里程碑。

玻色量子CTO魏海博士循序渐进的剖析了“天工量子大脑”的光量子叠加特性、整机架构及核心器件、“开物”SDK，解答了“天工量子大脑”量子优势的来源，最后提出Max-Cut是实用量子计算的“算力标准”。

当光穿过非线性材料时，其光子的波长和相位都会发生变化，在精准控制其能量和相位的过程中，在相空间会出现量子叠加态效应，这也是“天工量子大脑”实现加速的根本原因，玻色量子利用该效应，基于timebin，完成了100光量子比特的并行加速计算。

“天工量子大脑”爆炸图

为了满足光量子存储运算的极高精度需求，实现超过100个量子比特的存储，玻色量子自主研发了一款光量子计算专用光纤恒温控制设备——“量晷”，该设备能将光纤的温度变化稳定在千分之一摄氏度量级，即能够做到0.001℃的温度稳定维持，有效避免环境温度波动带来的光纤内存长度误差。

为了导入计算问题的参数矩阵，玻色量子自研了光量子测控一体机——“量枢”，集光量子测量反馈、系统状态检测、计算流程控制等功能于一体，在GHZ调控速率下同时控制、读取和执行快速反馈来操控100个计算量子比特。

量子计算从来不是“单打独斗”，要与经典计算联合工作。为了“连接”量子计算与经典计算，为了联合更多的开发者和客户一起搭建量子计算生态系统，玻色量子推出了“开物”SDK，为有特殊大规模计算需求的客户提供定制化的开发服务。

魏海提到，在实际问题求解中，“天工量子大脑”适用于高效求解组合优化问题，其中最具代表性的21个NP-Complete模型（简称“NPC”）在生活中无处不在。这些问题之间可以互相归约转化，技术中经常用Max-Cut问题来做统一的数学表达，表征计算复杂度。比如经典计算中的很多代表性企业等都曾使用Max-Cut来做新品算力的标定。“因此，为了标定量子计算的算力优势，我们采用在经典计算中和量子计算中都通用的Max-Cut问题来作为实用量子计算的‘算力标准’。”

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