百度段润尧参会量子计算国际顶会QIP2021 量脉、量桨、量易伏全面升级

近日,第24届全球量子信息处理会议QIP 2021顺利召开。大会上,百度研究院量子计算研究所所长段润尧博士发表题为《Quantum Computing at Baidu》的精彩演讲,重点介绍了百度量子平台所扮演的量子时代操作系统角色,并借助量脉+量桨+量易伏的持续升级,赋能量子技术应用场景,最终实现“人人皆可量子”的愿景。值得一提的是,段润尧还参与了QIP量子计算圆桌会议的热烈讨论,帮助参会者深入了解百度量子。同时百度入选一篇学术报告,可推动量子计算与量子电路合成等相关技术发展。据知,在QIP 2020上,百度也入选了2篇学术报告。由此可见,百度积极参与QIP 2021,通过展示在该领域的关键技术、核心服务与前沿成果,促进量子计算前沿技术交流与发展,推动全球量子计算不断进步。

以下为百度量子计算演讲的亮点总结。

在《Quantum Computing at Baidu》主题演讲中,段润尧首先介绍了量子计算研究所的使命:致力于广泛开展量子技术储备、量子人才培养以及新量子业务探索,建成世界一流的量子人工智能研究机构,同时不断地把量子计算与百度的核心技术和业务相融合,探索量子科技创新业务。为此,百度量子制定了QAAA战略规划:具体包含量子人工智能 (Quantum AI)、量子算法 (Quantum Algorithm) 和量子架构 (Quantum Architecture) 三个核心方向。

在量⼦⼈⼯智能方向,百度旨在利⽤量⼦计算的信息处理优势促进⼈⼯智能的发展,同时也利⽤现有的⼈⼯智能技术突破量⼦计算发展瓶颈,聚集于机器学习、信息安全、区块链等技术的研发;在量⼦算法方向,百度旨在针对具体任务设计⾼效的量⼦算法,将经典算法设计及分析理论推⼴到量⼦情形,优化现有量⼦(经典)算法,确定现有算法的可⾏性与局域性,聚焦于量⼦搜索、量⼦模拟、量⼦安全计算等应⽤;在量⼦架构方向,百度旨在提供量⼦基础架构综合服务平台,⽤于⽀撑量⼦⼈⼯智能和量⼦算法的物理设备实现,聚焦于量⼦硬件接⼝、分布式量⼦信息处理、统⼀编程平台、量⼦⽹络与因特⽹、量⼦和后量⼦密码等研究领域。

围绕上述三个方向,百度研发了以量脉、量桨、量易伏三个产品为主体的百度量子平台,通过连接顶层解决⽅案和底层硬件基础所需的丰富软件⼯具,提供全面的量子基础设施即服务(Quantum Infrastructure as a Service, QaaS),旨在扮演量子时代操作系统的角色,降低普通用户学习量子软硬件专业知识的成本,使非量子专业用户也能实践量子编程、量子机器学习、量子控制等相关内容。下面详细介绍一下百度量子平台的三个产品。

量易伏(Quantum Leaf)是云原生量子计算平台,最早亮相于2020年9月百度世界大会,提供以量子设施即服务的量子计算环境;其利用云原生特性,降低量子云计算带来的架构复杂度和缓解计算资源瓶颈,提供用户量子编程与行业应用环境,搭配全套计算流工具链,驱动底层量子设备执行。前端适配不同场景:免配置在线编程PyOnline,可拖动编程工控件QComposer,开源生态组件QCompute。后端提供丰富终端:自主研发的轻量级量子模拟器及本次发布带来的全新扩展分布式高性能模拟器、第三方模拟器和连接远程量子云硬件接口。量易伏结合原生云计算和量子计算优势,承载量子计算需求和出口,是开启量子计算时代的钥匙。

量桨(Paddle Quantum)是2020年5月20日由百度飞桨与百度量子共同发布开源量子机器学习工具集,并在同年9月“百度世界大会2020”上,针对开发性能、入门案例和教程等进行了升级。量桨建起了人工智能与量子计算之间的桥梁,旨在探索量子人工智能的更多可能性。基于自研高性能模拟器,量桨已支持常规电脑上模拟20+量子比特的运算,同时支持量子神经网络的便捷搭建,助力研发人员高效开发量子人工智能应用。新升级的量桨重点增加了分布式量子信息处理模组LOCCNet,支持量子纠缠提纯、量子态分辨、量子隐形传态等核心量子信息协议的便捷开发。借助深度学习对量子技术的赋能,量桨LOCCNet发现了新的纠缠提纯方案,相比业界现有方案取得了更高的提纯保真度。此外,量桨官网也提供了丰富的教程与案例助力开发者的入门与学习。

量脉(Quanlse)发布于2019年百度AI开发者大会公开课,支持量子门脉冲的生成。在“百度世界大会2020”上,量脉发布了基于超导量子计算的脉冲生成服务——量脉超导。全新升级的量脉进一步进化为提供脉冲级别量子控制的云平台,通过云计算为量子控制提供专业与高效的解决方案,进而打通量子计算的软件层和硬件层。目前,量脉不仅支持单/双量子比特门的脉冲优化,还支持量子电路的脉冲生成。借助于量脉提供的工具集,用户可以实现物理系统的建模、动力学演化的模拟,以及量子门错误分析的可视化。为方便用户学习和使用,量脉官网提供了9个从基础到进阶主题的详细教程。作为其中的特色案例,段润尧重点讲解了如何使用量脉从脉冲层面实现VQE 算法。除此之外,量脉还开源了用户端代码。基于开源SDK,量脉支持量子软硬件接口领域的进阶开发,进而赋能量子控制技术的研发。

作为百度量子生态发展的重要一环,百度量子平台使得用户和量子服务紧密结合,可以赋能教育、科学研究、工业生产等领域,同时不断促进量子计算技术与教育的普及,是实现产学研融合的中心舞台。随着百度量子生态的日趋完善,量子应用场景日渐清晰,百度将进一步开辟量子技术落地的新场景和新业务,为用户和客户创造重要价值,为量子计算领域的发展和繁荣持续贡献力量。