玻色量子發(fā)布新一代550計算量子比特相干光量子計算機

2024年4月18日，北京玻色量子科技有限公司（以下簡稱“玻色量子”）以“新質(zhì)互融，算力共振”為主題，在北京·望京成功召開2024年新品發(fā)布會，重磅發(fā)布了新一代550計算量子比特的相干光量子計算機——“天工量子大腦550W”及開物SDK等核心研究成果，充分展現(xiàn)出量子計算與AI的融合，是實用化量子計算的起點。

2024年，量子技術(shù)作為未來產(chǎn)業(yè)、新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要組成部分，北京未來產(chǎn)業(yè)布局中明確提出建設(shè)全球量子信息產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新高地，培育量子產(chǎn)業(yè)生態(tài)。玻色量子作為國內(nèi)實用化量子計算的代表性領(lǐng)先企業(yè)，在“量子計算+”行業(yè)領(lǐng)域已取得了一系列開創(chuàng)性的突破成果。此次新品發(fā)布，不僅是玻色量子的又一重要里程碑，也彰顯出公司在實用化量子科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實力，更為我國在全球量子科技競爭中搶占先機、實現(xiàn)高質(zhì)量量子科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

朝陽園管委會（區(qū)科信局）黨工委副書記、管委會主任楊洪福在致辭中提到，北京玻色量子科技有限公司是在朝陽區(qū)積極進(jìn)行未來產(chǎn)業(yè)前瞻布局過程中涌現(xiàn)出來的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)團隊代表。在三年多的時間里，從零開始，打造了高水平的團隊和實驗室，持續(xù)專注于實用化光量子計算平臺的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)落地，堅持與大學(xué)院校、科研院所、應(yīng)用企業(yè)合作研發(fā)，積極探索在AI、金融、通訊、生物醫(yī)藥、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用落地，現(xiàn)已成為了朝陽區(qū)乃至北京市量子信息領(lǐng)域的代表性企業(yè)。

文凱博士：“量子計算+AI”，是實用化量子計算的起點

今天發(fā)布會的主題之一“新質(zhì)互融”，是指量子計算與AI的融合，是實用化量子計算的起點。

文凱博士帶大家回顧了LeNet-5，AlexNet，Transformer和GPT為代表的等AI深度學(xué)習(xí)和大模型的發(fā)展歷史。這一系列顛覆性創(chuàng)新和改變世界的工作，源自于三大關(guān)鍵支柱：以GPU為代表的算力、以并行計算架構(gòu)為代表的開發(fā)套件、以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的AI算法。

而量子計算作為新質(zhì)生產(chǎn)力中未來產(chǎn)業(yè)的核心，具有突破傳統(tǒng)計算極限、引領(lǐng)未來科技發(fā)展的巨大潛力。

進(jìn)入量子AI時代，我們也將重新定義上述三大支柱，以具備550計算量子比特的新一代相干光量子計算機“天工量子大腦550W”為代表的基礎(chǔ)算力、以“開物SDK”為代表的開發(fā)套件、及與多行業(yè)生態(tài)伙伴共研的“量子算法”三者相結(jié)合，為持續(xù)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。

魏海博士：解構(gòu)“天工量子大腦550W”+“開物SDK”的技術(shù)奧秘

光量子計算具有的強大的計算能力和精準(zhǔn)的操作性能，使得相干光量子計算機在解決復(fù)雜問題、優(yōu)化算法和AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面展現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢。

算力支柱：550計算量子比特天工量子大腦550W

2023年，我們發(fā)布了100計算量子比特的相干光量子計算機——“天工量子大腦100”。一年來，客戶們反饋，還需要更多的量子比特，更強的算力來支撐更多實用的應(yīng)用開發(fā)。

玻色量子發(fā)布的“天工量子大腦550W”，基于自研的“空間光路+光纖光路”的異構(gòu)光路體系架構(gòu)，采用相干光脈沖相位編碼來制備量子比特；通過光量子計算專用光纖恒溫控制設(shè)備——量晷，實現(xiàn)超過550個量子比特的存儲；通過自主研發(fā)的光量子測控一體機——“量樞2.0”，在導(dǎo)入計算問題的參數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了算力提升70% GMACs、采樣精度提高2.7倍、SoC架構(gòu)、響應(yīng)速度提升200%、自動校準(zhǔn)偏壓、自動電信號對準(zhǔn)、自動調(diào)光和自動控制等性能于一體，可以同時控制、讀取和執(zhí)行快速反饋來微秒級操控550個計算量子比特。

目前，玻色量子已成功實現(xiàn)550個專用光量子比特的穩(wěn)定制備和操控，實現(xiàn)光電混合計算。“天工量子大腦550W”現(xiàn)已具備高功率態(tài)制備、高保真內(nèi)存、低噪環(huán)控、自適應(yīng)糾錯等突出性能優(yōu)勢，并能達(dá)到12小時/次以上長時間的穩(wěn)定運行。

在算力優(yōu)勢上，“天工量子大腦550W”可以解決最高超過550個變量的數(shù)學(xué)問題，耦合鏈接規(guī)模達(dá)到150975個，是“天工量子大腦100”的28倍。隨著問題規(guī)模的增加，實際計算復(fù)雜度也呈現(xiàn)指數(shù)級增加，“天工量子大腦550W”在國內(nèi)首次實現(xiàn)550節(jié)點全連接可編程的Max-Cut問題相干光量子計算求解，能在數(shù)個毫秒級時間內(nèi)在龐大的解空間中進(jìn)行并行搜索，求出優(yōu)化解，實現(xiàn)了比經(jīng)典計算在實際應(yīng)用問題上的數(shù)萬倍加速！達(dá)到最優(yōu)解99%的求解概率為99%！ 玻色量子將為客戶提供不同的版本——探索版和企業(yè)版，以滿足不同客戶的應(yīng)用需求。

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SDK支柱：開物SDK開發(fā)套件

“開物SDK”開發(fā)套件是“天工量子大腦550W”最為重要的模塊之一，也是量子AI時代發(fā)展最重要的三大支柱之一。“開物SDK”一方面管理量子系統(tǒng)底層硬件的映射，另一方面對接真實世界的場景和數(shù)據(jù)問題，目的是讓真實場景中的問題可以有效的轉(zhuǎn)化為底層量子系統(tǒng)上的硬件關(guān)系，幫助用戶運行計算。

當(dāng)前，玻色量子自研的“開物SDK”開發(fā)套件在QUBO模型轉(zhuǎn)化、自動調(diào)參、真機模擬三個方面實現(xiàn)了自動化。用戶只需關(guān)注數(shù)學(xué)模型，SDK可以自動分解復(fù)雜算法，實現(xiàn)智能優(yōu)化，一鍵解決約束項問題，無需接入真機即可模擬編程求解。“天工量子大腦550W”與“開物SDK”的結(jié)合，可以實現(xiàn)自動降價、自適應(yīng)約束、自動拆解，即高效助力用戶將高次模型簡化為QUBO模型，使得計算更高效；保證精度平衡，使速度與準(zhǔn)確兩者兼得；自動分解大規(guī)模問題為小規(guī)模問題的集合，以實現(xiàn)在量子計算的NISQ時代就能夠?qū)嵱糜谳^大規(guī)模計算任務(wù)求解。

顯然，“開物SDK”方便用戶只需關(guān)注數(shù)學(xué)模型，基于Python，任意IDE環(huán)境均可適配，充分體現(xiàn)出“好用”和“全能”的性能優(yōu)勢。

馬寅：“經(jīng)典算力+量子算力”才是破局終極答案

“天工量子大腦550W”的單次計算時間為5.4ms，比一瓶水落地的時間快了100倍。

量子計算機的計算速度究竟有多快？

量子計算從來都不是來替代經(jīng)典算力的，將量子算力與經(jīng)典算力無縫融合，才是真正解決各行業(yè)算力難題的終極答案，也將實現(xiàn)更強算力的共振與提升，進(jìn)而完全實現(xiàn)“新質(zhì)融合，算力共振”。

以算力中心的用戶問題為例，統(tǒng)一的軟件平臺會先將任務(wù)分解成CPU適應(yīng)、GPU適應(yīng)、QC適應(yīng)的子任務(wù)，不同的計算子任務(wù)將通過不同的算力接口傳遞給底層硬件，甚至在一個計算任務(wù)中，量子計算機要與經(jīng)典計算機之間頻繁聯(lián)動，實現(xiàn)融合加速。而最終的計算結(jié)果又會通過統(tǒng)一的軟件平臺做聯(lián)合處理，向用戶輸出最終的計算結(jié)果。這將是未來大行其道的計算模式，即“無感計算”，而從業(yè)務(wù)本身出發(fā)，不需要關(guān)注底層的硬件是什么。

對于今天的量子計算生態(tài)，最關(guān)鍵的一步是找到合適的應(yīng)用場景，這也是玻色量子不斷拓展生態(tài)的主要目標(biāo)。因此，我們構(gòu)建了一個“場景漏斗”。通過開物SDK可以大大降低開發(fā)者門檻，無論是高校、企業(yè)、個人開發(fā)者或其他用戶，不需要去學(xué)習(xí)量子物理的原理，即可在純數(shù)學(xué)層面理解量子算力的使用方法和能力，開發(fā)適配他們所在領(lǐng)域的量子算法，并且在量子計算機真機上完成數(shù)據(jù)驗證。

當(dāng)千行百業(yè)的用戶都參與到量子計算的生態(tài)中，才能實現(xiàn)終極目標(biāo)：找到量子計算的可規(guī)模擴展、可高頻使用的場景。

當(dāng)前，玻色量子通過為期一年的量子計算實用化的商業(yè)實踐，發(fā)現(xiàn)了量子計算在組合優(yōu)化和人工智能兩大場景上發(fā)揮了巨大的計算優(yōu)勢。同時，玻色量子已聯(lián)合生態(tài)合作伙伴在算力調(diào)度、分子對接、虛擬電廠、量子圖聚類算法、量子深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練等行業(yè)場景實現(xiàn)了一系列重要成果突破。

算法支柱：量子AI算法

在“量子計算+人工智能”領(lǐng)域，清華大學(xué)車輛與運載學(xué)院李升波教授發(fā)表了以“多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光量子機訓(xùn)練”為主題的精彩演講。該課題組最近提出了多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的伊辛訓(xùn)練算法，這是國際上首個用于相干伊辛機（CIM）的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法，代表了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量子訓(xùn)練領(lǐng)域的重要突破。CIM的計算原理是量子并行，“天工量子大腦550W”可在毫秒之內(nèi)解決大規(guī)模二進(jìn)制優(yōu)化問題，為AI時代的模型訓(xùn)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(fā)展的第三大支柱。

在生命科學(xué)領(lǐng)域，深圳華大生命科學(xué)研究院科學(xué)計算平臺負(fù)責(zé)人黃俊翰發(fā)表了精彩演講。黃俊翰提到，通過玻色量子新一代相干光量子計算機“天工量子大腦550W”，能加速復(fù)雜生物信息問題的求解，為生命科學(xué)研究開辟了新的可能性。

在金融領(lǐng)域，華夏銀行信息科技部副總經(jīng)理、龍盈智達(dá)（北京）科技有限公司首席數(shù)據(jù)科學(xué)家王彥博發(fā)表了精彩演講。王彥博提到，通過玻色量子自研“天工量子大腦550W”，在99個底層資產(chǎn)標(biāo)的選擇10個構(gòu)建投資組合的優(yōu)化問題求解中，能夠以超越經(jīng)典計算窮舉法上億倍的速度、超越經(jīng)典計算模擬退火優(yōu)化算法上千倍的速度實現(xiàn)有效求解；更進(jìn)一步，在全部2^99策略空間尋優(yōu)問題上，可實現(xiàn)超越經(jīng)典計算模擬退火優(yōu)化算法上萬倍速度的成功求解。

平安銀行量子金融專家崔孝林發(fā)表了精彩演講。崔孝林提到，玻色量子是平安銀行最重要的戰(zhàn)略合作伙伴之一，平安銀行將自研的量子算法在玻色量子計算機真機上進(jìn)行了多次驗證，并取得了令人滿意的結(jié)果。平安銀行目前已將玻色量子計算機的真機服務(wù)應(yīng)用于真實業(yè)務(wù)優(yōu)化，未來將繼續(xù)與玻色量子一同探索更多金融場景應(yīng)用。

在智算領(lǐng)域，廣電五舟科技股份有限公司董事/研究院院長王鵬發(fā)表了精彩演講。王鵬提到，未來，廣電五舟將聯(lián)合玻色量子共同探索多元算力融合，加速“量超融合”的高質(zhì)量發(fā)展。

中國電科電科院、移動云、玻色量子三方達(dá)成合作

中國電科集團首席專家/量子科技長三角產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心技術(shù)總監(jiān)蔡愛華、中國移動首席專家/云能力中心首席科學(xué)家錢嶺、玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱博士進(jìn)行了現(xiàn)場簽約達(dá)成了合作。

三方將共同打造一批具有影響力的量子計算實用化示范項目，加速推進(jìn)量子計算與圖像識別、組合優(yōu)化、人工智能、量子模擬等新質(zhì)生產(chǎn)力真實場景的融合，全方位、深層次推動量子計算在千行百業(yè)的實用化示范，促進(jìn)算力經(jīng)濟蓬勃發(fā)展。此外，三方還將共同探索多元算力融合，加速“量超融合”的高質(zhì)量、高能效新型算力中心建設(shè)，推動算力供給基建化，將量子算力真正服務(wù)于社會經(jīng)濟中的各行各業(yè)，為其數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強有力支撐。

此次發(fā)布會的成功召開，不僅代表了新質(zhì)生產(chǎn)力中的量子計算與經(jīng)典計算的深度融合，還彰顯了玻色量子具有的創(chuàng)新實力和行業(yè)領(lǐng)先地位，也標(biāo)志著我國實用化量子科技事業(yè)邁入了新的發(fā)展階段。

未來，玻色量子將基于“天工量子大腦550W”“開物SDK”“量子算法”這三大支柱，三位一體，深入加強“產(chǎn)學(xué)研用”等生態(tài)合作，持續(xù)致力于光量子計算技術(shù)的研發(fā)和實用化推廣，聯(lián)合生態(tài)合作伙伴們共同打造具有國際競爭力的量子計算產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈，不斷為我國成為量子科技強國貢獻(xiàn)力量。

審核編輯：劉清