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對話中國移動集團首席專家錢嶺:融合算力推動量子計算邁向實用化

2024-12-08 12:48:13

本期嘉賓簡介:

錢嶺,中國移動集團首席專家、雲能力中心首席科學家、創新中心總經理。2001年畢業於清華大學,獲得工學博士學位。此後在貝爾實驗室基礎科學研究院、研究院和中國移動雲能力中心從事科研和產業化工作,是軟體工程、、大資料、算力網路和量子計算等領域專家。獲得國務院特殊津貼,電信行業“大國工匠”,中國工程院諮詢專家,中國計算機學會高階會員等榮譽稱號。

Key points:

1.算力作為關鍵的新型生產力,是數字經濟高質量發展的基礎。

2.量子計算在處理大量資料、提高計算並行性和效率方面展現出巨大潛力。

3.量子計算技術路徑多元,包括超導、離子阱、光量子等,各有優劣,尚未有明確優勢路徑。

4.量子計算將與經典算力融合,滿足各行業不同的計算需求,推動量子技術產業發展。

算力作為關鍵的新型生產力,是數字經濟高質量發展的基礎。在資訊科技時代,經典計算機的計算能力提升遵循摩爾定律,積體電路上可容納的電晶體數量大約每兩年翻一番,但隨著電晶體尺寸接近原子尺度,繼續縮小電晶體的物理尺寸變得越來越困難。

量子計算利用量子力學原理,突破傳統計算機基於二進位制的計算方式,展現出在某些特定問題上遠超經典計算機的潛力,被認為是未來計算技術的重要發展方向,近年來吸引了全球科研人員和資本的極大關注。

中國移動早在2019年就開始佈局量子計算領域,隨著量子物理理論的不斷深入和量子技術的日益成熟,量子計算逐漸從理論走向實用化。2024移動雲開發者大會上,中國移動正式上線匯聚超導、離子阱、相干光量子3種技術路線、總規模590量子位元的量子云平臺,提供任務式量子計算服務。

中國移動集團首席專家錢嶺在接受第一財經專訪時表示,隨著人工智慧技術的突破,對算力的需求是呈現指數級增長,用線性增長的算力硬體能力提升來應對指數級增長的需求是難度非常大的,與此同時我們也面臨算力利用率低下、相容性差、能耗效應等問題,未來量子計算是解決或者緩解這些問題的可能途徑之一。

未來的算力,量子計算多技術路徑並進

作為未來的算力,量子計算在多個方面都展現出超越傳統經典計算機的潛力和優勢。錢嶺表示,首先是量子位元的特性讓量子計算機可以同時處理大量資料,極大提高了計算的並行性和計算效率,一些量子演算法已經被證明能夠實現超過經典演算法的萬億倍或百萬億倍的加速效能。隨著量子位元數量的增加,量子計算機的計算能力呈指數級增長。

當前量子計算處在的早期探索階段,量子位元的發展方向非常多元,主流方案包含超導、離子阱、光量子、超冷原子、矽基量子點和拓撲量子等。中國科研機構和企業在超導量子計算、光量子計算等關鍵技術路線上已取得了一系列具有國際影響力的成果。

“當前量子計算領域正處於快速發展的早期階段,多種技術路徑並存且各有優劣,尚未有明確的優勢路徑脫穎而出。”錢嶺表示。

例如,最受關注的超導量子計算技術路徑,由於其測控使用的是成熟的微波電子學技術,測控速度快、可操控性好,技術發展較為成熟,普及度也相對較高。但超導量子晶片的控制線的數量隨著位元數線性增加,在位元數擴充套件方面存在較大挑戰,在更高整合度情形下,需要解決佈線和串擾問題。並且超導量子位元對環境溫度和電磁干擾非常敏感,需要在極低溫和遮蔽良好的環境中進行實驗,而用於創造極低溫環境的“冰箱”——稀釋製冷機,價格昂貴。

“目前除了通用量子計算機之外,還有專用量子計算機,例如相干光量子計算機已經證明在解決組合最佳化問題上的實用化能力。與此同時,通用量子計算機各技術路徑目前均未達到成熟或解決問題的階段,中國在量子計算領域的發展仍需要科研人員的專注和努力,移動雲也將從資金和資源方面支援不同路徑的量子計算研發團隊。”錢嶺表示。

中國移動聯合中國電科牽頭國資委啟航行動量子計算領域,依託260億的鏈長資金,投資了玻色、華翊兩家量子初創企業。下一步,中國移動將升級產業生態孵化中心,持續支援培育國產量子計算的“新勢力”。

根據信通院釋出的《量子計算發展態勢研究報告(2024年)》,中國在全球量子計算論文發表量中排名第二,顯示出科研活躍度,但中國在技術成果、企業發展和產業生態等方面仍有較大的提升空間。

“資本對量子科技企業的認知需要更加成熟和理性。移動雲作為依託國資背景的企業,在量子科技領域扮演著重要角色。移動雲認識到量子科技的長期價值和潛在應用,提供持續的支援和投入,幫助量子科技企業和科研團隊克服技術難關,實現從科研成果到實際應用的轉化。”錢嶺表示。

融合算力,加速推動量子計算實用化程序

“目前量子計算仍處於單機狀態,我們首先要做的就是將存量量子算力上雲併網,形成更強的超級算力,大幅降低研發成本和演算法開發難度,能夠讓應用開發者用的上。”錢嶺表示。

中國移動聯合北京量子院/中科院物理所、量子科技長三角產業創新中心、啟科量子、玻色量子等四個量子計算單位,正式釋出匯聚超導、離子阱、相干光量子3種技術路線,總規模590量子位元的量子云平臺,算力種類和規模均達國內領先水平。

“在實現存量量子算力併網之後,中國移動還將繼續推動量子計算實用化程序,讓量子計算機更好用。”錢嶺表示,目前量子硬體能力不足,需要融合經典算力才能達成實效,算力網路有多種方式整合量子計算,除簡單上雲之外,量子和經典計算相互之間的有機融合將成為未來算力應用開發的新正規化。

儘管量子計算為特定問題提供了指數級的加速優勢,但並非完全替代經典計算的獨特邏輯和浮點運算能力。量子計算是算力網路中的一種差異化超級算力,成為算力網路中異構算力之一,滿足各行業不同的計算需求。

目前,中國移動正聯合產業共同打造通用量子計算機作業系統、量子經典融合計算平臺等基礎量子計算軟體系統,打造量子云平臺產品,併網多樣化量子算力,提供覆蓋 Q-IaaS、Q-PaaS 和Q-SaaS 的全棧雲服務能力,一站式解決科研使用者、科研機構和行業組織的量子技術難題,推動量子技術產業成熟。

面向未來,中國移動將進一步拓展量子算力為“四算兩網”協同,致力於在產業中游形成一批牽引國家量子計算產業生態、創新生態的策源技術成果。

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