抢占量子计算高地，百度已开始布局

    文 | 曾响铃
    来源 | 科技向令说
    量子科技时代正在加速来了。
    日前,国家就量子科技的发展强调道「要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。」
    事实上,随着上层的关注,量子科技顺势成为产业的焦点,这并不意外。在国外,欧盟、美国、英国等国家都先后启动了国家级的量子科技战略行动计划。产业端的谷歌、微软、IBM、英特尔等科技巨头则紧随入场,加速布局,积累了大量的研发经验。
    IBM的量子计算机
    如今,中国在数字新基建的浪潮下,也最终关注到了这一领域。近年来,上层对于量子科技的投入和布局越来越关注。在产业端,百度便率先开展了针对量子计算的战略布局,从基础研究、应用场景和人才培养方面取得诸多突破性成果。
    10月27日,在百度APP上“百度无限『量』,大咖聊量子”科普课堂上线,百度研究院量子计算研究所所长段润尧、中国计算机学会高级会员段永朝、天体物理博士马志博等大咖从量子的整体发展历程,讲到百度量子的发展现状、最新技术和应用成果,从科普角度再度将量子计算推向大众。
    其实,这不是百度第一次举办量子计算的科普课堂。在这些频频动作的背后,我们最切身的感受便是量子计算正在受到国家上层与产业端各方的高度重视。而随着数字化趋势的不断深化,量子计算的应用价值也正被发掘,成为产业升级的关键驱动。
    当然,量子科技所带来的价值远超我们所想像。美国对此立法,来保证量子科技领域的财政投入,以确保美国在量子时代的科技领导力,甚至包括经济安全、信息安全和国家安全在内的诸多关键价值。对于我国而言,量子科技已经成为信息通信技术和产业转型升级的关键底层技术之一,影响着国家科技进步、国防、经济等领域的新产业、新体系的构建。
    那么,面对这样的一个新领域,作为普通大众的我们,又如何去理解呢?量子计算的背后究竟蕴藏着什么“宝藏”,值得国家与市场如此关注?
    量子计算,藏着一只“薛定谔的猫”
    首先,量子计算为什么重要?
    简单来说就在于,量子计算机可以突破完成传统计算机难以、甚至是无法做到的事情。两者之间的差距,也是最直接的表现,莫过于2019年谷歌的实验证明——在世界第一超算Summit需要计算1 万年的实验中,谷歌的量子计算机只用了3 分20秒。
    这一点不得不令人惊讶于量子计算的突破性。众所周知,在未来的数字时代,我们与计算的联系将更加紧密,任何智能化的设备或应用程序,都得有赖于计算能力的支持。而量子计算恰恰是为计算的突破性发展提供了一个非常关键的方向。
    这就是为什么从国家到市场都是如此高度重视。
    其次,量子计算为什么具备这么强大的计算能力呢?
    从定义来看,量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,那么我们可以借助量子力学的经典思维,即“薛定谔的猫”来简化的去理解量子计算与传统计算的差异。
    
    “薛定谔的猫”概念图
    在盒子里的“薛定谔的猫”是处于“生”与“死”叠加的状态——这是一种允许猫在“生”与“死”两种状态之间存在的混合状态。
    投递在计算机领域,我们可以把“生”与“死”简化的理解为计算机的基础语言“0”和“1”,即“生”就是“0”,“死”就是“1”,每一个计算单元形同一只盒子里的“薛定谔的猫”,生死叠加,0与1纠缠着,相当于量子纠缠。
    这种纠缠状态可以在有限的资源里达到最大化的计算结果。简单的举个例子,对比一下传统计算与量子计算的差异。
    同样是两个计算单元,限制其他计算条件:
    ①传统计算 (0)(1)——只是一个既定的结果。
    ②量子计算 (0/1)(0/1)——因为量子纠缠的原因,根据计算需要可以呈现出四种结果,如(0)(0)、(0)(1)、(1)(0)、(1)(1),可见量子计算的优越性。
    这种优越性随着计算单元的增加,而继续以倍数效应扩大,进而能完成传统计算机难以完成的计算工作量。当然,这样仅做简化理解,量子力学的深奥远远超乎于此。
    究其原因,也在于量子的不确定性。生死叠加的猫,我们无法定义,而量子纠缠下的量子计算,也需要这一只“薛定谔的猫”基于计算需要在“生”与“死”之间不断坍塌变化,掌握这种变化是量子计算发展的关键。
    以“不确定”的状态来寻求“确定”的未来,量子计算需要科技探路者
    如果可以借助量子计算突破现有的计算能力上限,那么对于未来的科技革命与产业升级而言,无疑是具有关键的引领作用。
    诚然,量子计算的优越性来自于量子纠缠的不确定性,同时其突破的难点也在于此。可以说,成也不确定性,败也不确定性。
    这种不确定性加剧了量子计算领域的挑战性,要成功的抓住这个未来,显然不易。
    其一,量子领域的顶层设计必不可少,不确定的技术需要确定的上层引领。
    量子计算的发展必须基于国家整体工程化程度来推进,必须投入大量的人才、资源和精力来攻克技术难关和应用场景,这也就意味着量子计算的发展与新基建的思路相近,是一次长期投入的过程。
    那么,国家的上层引领,借助政策来调整大方向,做好顶层设计是必不可少的。事实上,各国深谙此道。美国的“国家量子计划(NQI)”、欧盟的“量子宣言”旗舰计划、英国的“国家量子技术计划等等,都旨在从国家层面干预推动量子科技领域的发展。
    
    国家大力倡导发展量子科技
    可以说,在量子研究这件事情上,各方基础的缺失,也必然需要政府政策的引领,做好量子研究领域的“顶层设计”,从基础教育、研究、应用等模块提供一个明确的方向来推动整体发展。
    因此,国家上层的强调对于量子研究领域的从业者来说,是一个非常振奋人心的信号。“领导在讲话中把量子科技提高到促进国家高质量发展、保障国家安全的高度,这是从未有过的,既是对我国量子科技发展的肯定,同时也为量子科技发展指明了方向。”业内人士对此高度赞肯。
    其二,技术先行,市场为主,企业理应成为量子领域的探路者。
    以百度的AI新基建来看,市场对于新技术的检验与应用具有显著的促进作用,那么在新技术的规模化应用和发展进程上,企业的价值是需要,也是必须被发掘的。在国外,谷歌、微软、IBM、英特尔等企业率先布局,成为量子研究与应用领域的中坚力量。
    据IDC预计,2027年,全球量子计算市场规模将达到107亿美元,较2017年相比,10年内增长超过40倍。也就是意味着,未来量子计算将爆发出巨大的商家价值,或将是一个以市场驱动为主的新领域。
    那么,我国想要抓住量子科技领域的机会,打造先发的科技优势,必然需要聚焦在量子计算领域的国内核心玩家,率先从市场化的角度开展量子研究探索。
    当然,对于企业而言,自发的量子布局也是非常重要的。比如,国内的核心玩家之一百度,早在2018年,便成立了量子计算研究所,用于开展量子计算软件和信息技术应用业务研究,通过广泛地开展量子技术储备、顶尖人才培养以及量子生态构建,来迎接量子时代的到来。
    而正是这样的率先布局,使得百度跃居成为量子计算领域的翘楚。在知名投资咨询公司Investor place评选出的全球未来十年值得买入的七大量子计算股票中,百度便成功登榜,再度展示了其在量子计算领域的先发优势。
    
    七大量子计算股票榜单
    当然,提早的布局意义并不只是在于登榜,而是借助市场主体的探索来找到未来实现商业化与场景应用的最佳路径。百度量子作为量子计算应用的率先探路者,正在以其实践模式影响着行业发展。
    在百度世界2020上,百度研究院量子计算研究所发布了国内首个云原生量子计算平台量易伏QUANTUM LEAF,同时并全面升级量脉Quanlse、量子机器学习工具集量桨Paddle Quantum,进一步打通量子计算到新技术,如AI,以及应用场景的壁垒。而其他从业者则可以借助百度量子平台来完成与量子计算相关的应用开发。
    
    百度的量子平台全景图
    可以说,抓住应用与研究并进,使得新技术的发展能更快投入市场,创造价值,百度等科技企业的坚定探索与前瞻布局,对于量子计算的发展无疑是非常重要的。
    其三,量子科技也是新基建的一部分,人才底座是最关键的基础。
    在百度量子科普课堂上,百度研究院量子计算研究所所长段润尧谈及目前国内的量子研究现状,说道:“我们国内还有很多科研院校,现在国内几乎没有量子计算和量子科技相关的专业。”
    如同段润尧教授所说的,国内量子领域的人才欠缺对于量子计算的发展而言,是一个巨大的阻碍。数字技术的角逐本质是一场人才投入的比拼。在AI领域,中美之间的关键差距之一就在于美国的AI核心人才积累远比中国的要多,而这也就直接造成了中国在AI基础上的不足。
    作为国内AI领域的领跑者,百度深知这一点。在量子计算领域,需要避免这方面的缺失。对此,段润尧教授为企业抓住量子计算机遇给出的建议之一便是,培养顶尖人才。而这也是百度在近期内多次开展量子科普课程的初衷之一,先给大众普及量子科技,吸引大众的兴趣,能在广泛范围内调动大家关注量子领域,投身量子研究,助力发展．
    诚然,量子科技的未来需要政府牵头,更需要探路者,比如百度等科技企业,但并不能只有一个探路者,而是需要无穷无尽的量子研究学者、人才等等。当更多的人投身其中,国内的量子计算发展,才有确定的未来。
    智能计算时代,量子计算不可缺席
    量子计算的时代来了。
    更准确的说,是数字计算的时代来了。
    随着AI、大数据、云计算等等新技术应用,智能设备、智能应用、智能场景在现实生活中的影响也越来越大,整体的社会运作更加清楚的投映在我们的眼前——一个建立在计算之上的未来。
    量子计算,作为进一步突破计算能力上限的新技术,意义深远。于国而言,量子计算已经被上升到促进国家高质量发展、保障国家安全的绝对高度,是未来亟待攻克的核心技术之一。
    于产业而言,量子计算具有高度的链接驱动能力,对于AI、大数据、云计算、区块链等等新技术所锚定的未来应用场景都具有深刻的促进作用。
    对此,段润尧教授分享到,“量子计算作为一种非常底层的核心技术,在现在计算机应用的很多场景里都可以找到。特别值得提的是安全场景,量子计算机擅长破解IS密码系统,将来如何保护隐私,都是需要用量子方法去解决。量子安全计算、信息安全,以及量子和后量子密码都会作为非常重要的研究方向。”
    未来的数字时代,是计算的时代,如同AI、云计算、大数据等其他新技术一样,跨向新时代需要不同的技术拼图构建一个稳定的底座,量子计算以计算突破为重,显然是是不可缺席的。
    大国崛起,也必然是在不确定的状态抓住一个机会,量子计算也是如此吧!