在近几年的科技领域新闻中,有一个充满神秘感的词汇经常霸占头条:量子计算。这些量子计算机相关的新闻内容大多让人十分的震惊,却又难以理解。比如这段:

谷歌用一台 53 量子比特的量子计算机实现了传统架构计算机无法完成的任务,在世界第一超算需要计算 1 万年的实验中,谷歌的量子计算机只需 3 分 20 秒。

它是怎么做到的?这个成果对人类文明,对我们的生活意味着什么?恐怕非专业人士都难以清晰的理解,多半的反应都是:“哇,高科技,太厉害了!大赞!但是这东西解决的是啥问题?不懂。这个离我太远了。” 即使是专业的计算机程序猿,也未必能真正理解量子计算。它涉及的理论知识,与现有的计算机技术截然不同,这个门槛还是比较高的。

其实,量子计算机虽然是高科技,当今的前沿技术,但是其背后的量子物理理论已经发展了一百多年,相关的理论、技术成果早已融入我们的日常生活。只是目前的量子计算机还处于早期研究、探索的发展阶段,远远达不到实用,可以大规模应用的地步。看看世界第一台计算机,你就明白,“早期阶段”啥意思了。

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ENIAC - 世界第一台计算机

笔者一直对前沿技术保持着浓厚的兴趣,曾专门看视频、看书籍来了解学习量子技术,比如理解神秘的“叠加态、量子纠缠”。所以对这个领域的信息,非常敏感。

有识之士都能明白 - 量子计算机关联软硬件的研发,意味着本国是否能掌握先进的科技和占据技术优势。这个计算机技术,又推动影响着其它应用领域的技术开发和实现 - 就如同当前的计算机技术一样。比如制药,要找到有更强药物效力又尽可能副作用小的药物分子,在传统的计算机技术看来,几乎一筹莫展,毫无办法,因为计算量实在太大了。但是一旦量子计算领域的软硬件研究获得突破,制药技术几乎可以获得腾飞,大大改善人类的医药技术能力,造福全社会。这就是技术的力量。国内的量子计算概念股,也因为其广阔的应用前景而倍受追捧。

所以,不光是国外的科技巨头如谷歌、IBM 在投入巨资研发量子计算的相关技术,国内的科技巨头也嗅觉敏锐的抓住了历史的机遇,其中最具实力、最重要的当属百度公司。百度公司布局量子计算很早,在2018年初就聘请量子计算领域的重量级人物,悉尼科技大学量子软件和信息中心创办主任段润尧教授出任百度量子计算研究所所长,大力推进相关技术的研发。

在2019年9月的百度技术大会上,百度量子计算部门小试牛刀,推出的“量脉”系统就曾惊艳了世界 - 数据计算性能是业界平均水平的 N 倍。据说原本要计算半小时以上才能得到的数据,量脉可以用几秒钟甚至瞬间完成,大幅提升了研究效率。这得到了业界广泛的赞誉和好评,也充分证明了百度量子计算的强悍实力。有兴趣的朋友可以看看介绍:Quanlse - quanlse.baidu.com

海外著名科技媒体曾评选2020全球十大量子计算公司,国内厂商百度榜上有名,是国内仅有的两家上榜公司之一。

2020年9月15日,也就是前几天,百度世界2020 - 万物智能大会在线召开,我也很有兴趣的看了直播。不得不说,百度在 AI 领域的投入和成果,已经非同小可。它尝试用 AI 技术去重新解释世界,重新整合塑造产品。那个智能耳机,我有幸抢到了一套,实现的实时翻译功能就让我十分的惊讶。

在直播的最后,百度量子计算压轴出场,推出了他们最新的量子计算平台 - 量易伏。不过估计是新推出的产品,搜索引擎的介绍寥寥无几,找了一圈才得以进入网址:百度量子平台,quantum.baidu.com. 画圈部分就是量易伏系统。

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百度量子平台产品

刚刚听到这个名字,觉得有点耳熟 - 晾衣服? 是不是想起,老妈让你去把洗衣机的衣服晾起来?其实段教授有解释,它是“量子易于降伏”的意思。为什么这么说?因为这个平台就是为了简化量子计算、模拟量子计算机而设计的,大大降低了参与、学习研究量子计算的门槛和难度。我也尝试着试用了“量易伏”一番,这里和大家分享一下体验。

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量子易于降伏

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平台架构

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量易伏首页 - 支持中文、英语

百度的量易伏平台只要有百度账号,皆可登录使用,网址在:量易伏-Quantum Leaf quantum-hub.baidu.com

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百度用户登录,支持扫码

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量易伏平台首页

这个咋玩?感觉还是应该有个“新用户导航”会更好些。摸索了一下,左侧有个帮助文档,里面有使用说明和简单案例:

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量易伏系统的使用帮助

原来,平台支持自建项目,可以使用 Python 语言编写量子程序。Python 真是无所不在啊,学会Python 语言的人还能继续玩量子计算。按提示新建一个工程,里面有测试文件可供测试:

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测试文件

尝试运行一下,看看啥情况:

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运行成功

但是这个计算啥意思?貌似是设置了量子状态并且进行了测量输出,可以看下“查看任务”

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结果输出

另外一个主要的功能模块是这个:QComposer:

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QComposer-图形量子编程

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QComposer - 图形量子编程

这个系统,可以支持鼠标拖放编程,自动转换成量子计算Qasm 代码,一样可以运行。这个平台的技术非常的先进,转换是双向的,写代码也可以变成图形,反之亦然。只是,写的程序有没有用,那是使用者要考虑的了。

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图形编程运行量子计算

Python量子程序和QComposer还可以互通,即:Python 程序生成的程序,会自动转换成 Qasm 代码供检查测试。

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程序互通

量易伏平台同时支持量子真机和模拟器,真机在哪里?估计在海外吧。大概摸索了一下这个平台的功能,初步的感受是:它使用最火的 Python 技术和简单的图形拖放编程,大幅度降低了量子计算学习研究的门槛。想学习研究量子计算,这回在国内真有地方可去了。当然,量子计算相关的理论和知识,仍然是要学习跨越的一道坎,普通大众只会刷抖音的人,就别指望能懂了。

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据说真正的量子计算机长这样,人类顶尖技术,造价极其昂贵

目前的量易伏平台还是面向专业科技人员、专业学习人员使用的,这套系统为他们的学习研究、科研实验带来了极大的便利条件。日后随着量子计算技术的进步和逐渐普及,相信把目光投向这一领域的技术人员会越来越多。毕竟早期的开拓者,往往可以得到最多的回报。