近日,國內首臺模塊化離子阱量子計算工程機“天算1號”發(fā)布,該工程機通過總體設計和集成開發(fā),完成量子計算機的系統(tǒng)模塊化、操作便捷化,支持量子開發(fā)人員通過編程完成操控,實現(xiàn)量子計算機走出物理實驗室。此次發(fā)布的天算1號由啟科量子公司成功研制。

天算1號已通過國內量子信息、原子物理、光電子學等領域知名專家的權威評審,評審專家一致認為其綜合工程化水平已經進入國際先進行列。這標志著我國量子計算初創(chuàng)公司在原子型量子計算機的研發(fā)過程中,邁出了從關鍵技術突破、實驗室研發(fā)、原理樣機研制,進展到產品工程化的關鍵一步。

圖:天算1號工程機外觀

天算1號的發(fā)布讓公眾見證了量子計算機一步步向商業(yè)化邁進,從而燃起公眾對商用量子計算機的熱烈期待。但公眾仍然想知道,“我的辦公室什么時候能擁有一臺量子計算機?”

從當前行業(yè)發(fā)展來看,量子計算仍停留在技術探索階段。隨著量子計算硬件開始進入百位量子比特的含噪聲中等規(guī)模量子處理器(NISQ)時代,產業(yè)界基于NISQ樣機開展量子算法研究和應用場景探索。量子計算應用場景探索主要集中在量子模擬、組合優(yōu)化和線性代數(shù)求解等領域。

目前量子金融領域的商用價值已經被挖掘。2022年摩根大通在Honeywell的H1-2離子阱芯片上實現(xiàn)了使用量子芝諾動力學來解決投資組合優(yōu)化問題。同時摩根大通還與美國首家上市的離子阱量子計算硬件公司IonQ合作,共同演示了迄今為止最大的量子硬件約束優(yōu)化。演示結果更清晰地展示了量子計算技術在解決有限優(yōu)化問題的優(yōu)勢,未來這將在包括金融在內的許多行業(yè)中得到應用。

作為國內首家兼具量子計算、量子通信核心技術儲備與產品研發(fā)能力的科技創(chuàng)新型企業(yè),啟科量子在量子計算金融應用上也做了一些嘗試。如在量子期權定價方面,啟科量子開發(fā)了一款基于量子蒙特卡羅方法的期權定價金融應用,未來有望在少量量子比特數(shù)的情況下,使用較短時間就能算出期權的定價結果。

總之,量子計算的未來將滲透到諸如科學、技術、經濟、社會、軍事等眾多領域,對人類社會發(fā)展產生深遠且廣泛的影響。

讀到這里,也許你會認為量子計算機已經實現(xiàn)工程化,只剩下工程優(yōu)化的工作,其商用化將指日可待。但其實解決工程優(yōu)化的問題對科研人員來說將是巨大的挑戰(zhàn),主要亟待解決的問題包括:

1、當前專用型量子計算機只能解決特定的問題,無法完全替代通用型量子計算,啟科量子目前研制的工程機正是朝著通用型的方向發(fā)展;

2、目前量子計算機的體積非常巨大,無法集成在一個小小的機箱里;

3、量子計算機初期研發(fā)成本非常高,遠遠超過當前的經典計算機,所以就性價比來看,很難進行大面積商業(yè)化推廣;

4、由于離子阱穩(wěn)定運行需要超高真空、超低溫、屏蔽電磁干擾等非常苛刻的環(huán)境,因此通常需要非常復雜和龐大的設備才能滿足環(huán)境要求,同時環(huán)境的穩(wěn)定性和可靠性也需要進一步提高。

綜合以上分析,我們可以判斷出量子計算從實驗研究轉化為現(xiàn)實可應用的技術,仍然任重而道遠。而啟科量子本次發(fā)布的離子阱量子計算工程機是加速“量子化”的關鍵一步,讓公眾看到了量子計算產業(yè)化的曙光,相信未來在政產學研用各個方面的積極參與和密切配合下,量子計算機將被推入快車道,加速走進“辦公室”。