華為：量子計算無“霸權”

量子計算這一革命性事物被認為是面向未來的計算技術，大概率會成為未來AI和雲計算的核心技術，在華為全聯接大會第三天議程上，清華大學交叉資訊研究院院長、圖靈獎獲得者、中科院院士姚期智作為主講嘉賓，在闡述《人工智能理論新方向》這一主題時提到，量子人工智能可能是未來的終極學習機器。

之所以說是未來，是因為量子計算仍處於初生期，儘管量子計算相對今天的基於0和1比特的經典計算，是一種基於量子比特的革命性新型計算技術，但是量子電腦商用從硬體、軟體、算法到系統均有非常多的技術挑戰，是一個複雜的系統工程。

華為在量子計算方面也公布了其階段性成果，發布了量子計算模擬器HiQ雲服務平台，包含量子計算模擬雲服務和量子編程框架。

業界領先的量子計算模擬雲服務：包含分布式全幅度模擬器（雲上最大可提供42量子比特模擬服務），分布式單幅度模擬器（雲上最大可提供169量子比特模擬服務），首個量子糾錯電路模擬器雲服務（可模擬數萬級量子比特電路，性能優於同類開源模擬器CHP的5-15倍）。量子計算模擬器是量子計算軟硬體和算法研究的基礎使能技術。

首發量子編程框架：兼容開源框架ProjectQ的同時，新增兩個圖形用戶界面量子電路編排GUI（Graphical User Interface）與混合編排BlockUI（Block User Interface），使經典-量子混合編程更加簡單和直觀。可提前構建量子雲用戶和應用生態。

量子計算和傳統計算相比除了硬體上本質的不同，量子軟體和量子算法也需要革命性的變化，量子算法的研究可能給未來AI算法帶來全新的思路，在量子計算硬體系統成熟之前，基於經典計算的模擬器在量子電路仿真和調測、量子算法的研究創新、應用軟體的開發和驗證上都將發揮重要作用，是量子計算研究和應用普及的必經之路。簡單直觀易用的量子編程框架，對於探索量子算法和應用的無限可能也非常重要。

姚期智院士在今年8月份表示，在量子計算的實現手段上，目前主流的超導、離子阱都已成為較為成熟和主流的技術，金剛石自旋量子計算和光量子電腦也取得了偉大的進步。但是量子計算是一個空前的領域，可以在全新的層面上檢驗我們的知識體系，但每一個進展都艱難而偉大，最終建立實際的量子計算體系將會是極其重大的挑戰。

華為量子計算軟體與算法首席科學家翁文康

華為中央研究院量子計算軟體和算法研究架構師、資深研究員張學倉

全聯接大會期間，量子計算領域知名專家、南方科技大學量子計算研究所副所長、華為量子計算軟體與算法首席科學家翁文康，華為中央研究院量子計算軟體和算法研究架構師、資深研究員張學倉博士接受了包括雷鋒網在內的媒體採訪，提到了量子霸權等話題，雷鋒網做了不改變原意的整理。

“量子霸權”實際上是量子優勢

張學倉：

關於量子霸權，我們不太喜歡量子霸權這個詞，實際上是量子優勢。量子優勢有兩方面，一方面是在實際的量子電腦上實現經典計算不能解決的任務，另一方面理論上已經證明一些具體例子，量子電腦肯定比經典電腦快很多，它的優勢比經典電腦巨大的多，這個從數學、算法上已經有很多證明。這也是為什麽大家會投入很多錢做量子電腦的研發，因為理論上已經保證了，理論上已經保證會有巨大的優勢。

翁文康：

量子霸權的意義關係到量子算法實現的兩個局限：需要進行糾錯和取多比特極限去定義計算複雜性。但是目前我們能控制的比特數不多，Preskill （量子計算裡面教父級的人物）於是提出量子霸權的概念，建議我們先不考慮計算複雜性，因為我們沒有這麽多量子比特。

量子霸權要解決的問題，就是到底比特數到了什麽程度，我們就可以超越了經典機的計算或者模擬能力，到那個時候我們就可以不再需要懷疑量子計算的價值。這個問題本身屬於一個非常學術的問題，我個人也做了不少關於量子霸權的工作，國內也有同行和研究者非常努力地去攻克量子霸權的問題。

在機器之心編譯的翁文康發表的《量子霸權的基礎概念和可行方案》論文中提到，“或許一類更容易解決的問題是：我們考慮量子電腦何時能夠執行某些明確（但不一定跟任何實際問題有關）的計算任務，這些任務在某個合理的時間內不能被當前任何經典電腦解決？這一狀態的實現被稱為「量子霸權（quantum supremacy）」。有人可能會問，能提供平方加速的 Grover 搜索算法如何？我們能說 Grover 算法實現了量子霸權嗎？問題在於，量子霸權並不是取大 N 極限，而是要求我們確定需要多少個量子比特和量子門，經典電腦才沒有辦法在合理時間內模擬。”

雷鋒網此前報導，阿里雲量子技術首席科學家施堯耘就預測，2018年將出現量子霸權。不過至少到目前還沒有哪家廠商宣布實現量子“霸權”，換句話說，就算實現量子“霸權”，也只是在某種程度上證明了量子計算突破了傳統計算的極限，而“霸權”只是谷歌提出的目標，距離量子計算真正爆發還有很長一段路要走。

華為量子計算邁出第一步

翁文康：

在經典電腦的架構上，我們傳統上按照摩爾定律的思路，不斷地縮小器件工藝的尺寸，提高集成度去加速計算，但這個方法已經到了瓶頸。其實我們遇到的問題就是器件到了量子的極限，量子極限一個特性就是讓器件變得不穩定。比如說電子已經不能被固定在一個位置了；我們已經不能準確定義到底什麽是零，什麽是一，所以邏輯比特變的不穩定。但是不穩定性的來源並不是說器件裡面有什麽雜質，有什麽缺陷，極限完全是來自於量子力學這個物理原因。因為到了極微小的程度，電子遵守的規則其實是量子力學的範圍。量子力學的規則就告訴你這個物理狀態不能確定，它會變成零和一的疊加態，利用疊加原理可以建立一個更強大的量子計算機件。

第二，華為發布的量子計算模擬器HiQ雲平台，是對量子計算這樣的基礎科研投入的第一步，華為將會持續布局量子計算。HiQ雲平台包含了一個模擬器，還有一套編程框架。模擬器在雲平台服務角度來看是業界領先的。HiQ雲平台新增一個量子糾錯模擬器，是業界第一次提出在雲服務添加該功能。HiQ雲平台的目的其實是科研和教育的使能平台，我們邀請企業界還有學術界的科研工作者、老師、學生一起來參與開發我們的平台，希望營造一個發展健康的量子計算科研、教育、人才培養的氛圍。

從中我們不難看出華為的思路，在量子計算發展早期提供免費服務，來吸引外界對這一新興事物的興趣，也有助於華為雲服務的發展。

量子計算是華為重視基礎科研的體現

翁文康：

華為是一個非常注重技術的企業，也是非常注重投入基礎科研。量子計算也屬於一個非常前沿的技術，最近幾年進展很快，在攀登量子計算這個珠穆朗瑪峰的過程中可以積累很多有用的技術，帶動科技的發展。所以華為對這方面是感到非常有興趣，也會長期投入。

做一個量子電腦是非常複雜的系統工程，華為在過去ICT產業有硬體、軟體、算法、和系統工程的深厚的積累，在量子計算研發的過程之中可以發揮很大的作用。

比如說這次發布的HiQ雲平台，我們在軟體並行架構能力、雲伺服器的性能方面，是同時進行優化的，不但達到雲平台裡面的指標是業界裡面領先的，比如說全振幅，42個比特，單比特是81到169個比特，也有能力做到量子糾錯電路模擬。這些都是我們華為團隊努力的成果，也是根據華為自身的優勢發展出來的。

張學倉：

量子計算很可能是會和經典計算互相補充利用。華為在經典伺服器、雲計算技術上有很好的積累，基於華為伺服器和雲計算的資源，華為現在做了很好的模擬平台。這個模擬平台會作為很好的工具，可以加速整個量子硬體和軟體的研究。其實量子電腦除了量子的部分，還有操控系統，操控系統非常關鍵，是基於微波或者雷射的技術，華為有很大的優勢來做研究。

量子和人工智能。就我個人的角度，很讚同姚期智先生的觀點，他認為未來是量子計算+自然智能，人工智能有幾個很重要的要素，一個是算力，一個是算法，一個是數據。量子電腦最大的驅動力就是來自於某些情況下指數級近乎無窮大的算力潛能。人工智能的另外一個方面就是算法，因為量子計算的算法的思維方式跟經典的算法是完全不一樣的，它會帶來一些全新的算法視角。比如說現在已經有人研究量子算法，反過來啟發了現在經典的算法能夠做的更好。