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Amazon Braket:云计算是使用量子计算的最佳方式

遇事不决,量子计算,这是网友对于许多复杂事务的调侃,对大多数人来说,量子力学非常神秘,而且非常神奇。如果生产环境真的可以用量子计算机,那对人类社会的冲击是非常大的。

强大的量子计算

我国量子计算之父潘建伟院士曾说过,传统计算机想对300位数字进行质因数分解,大约需要十五万年,而用量子计算机来计算,则需要一秒钟。

有人说,将量子计算用于气象预报领域,能够将大量的气候变量包括在内,创建数据驱动的模型,来帮助预测天气模式并为自然灾害做好准备。

量子计算如此强大,能完成许多传统计算机无法完成的计算任务,以致于全世界各个国家和各大科技公司都在研究。

放眼全球,包括英特尔、谷歌、IBM、微软等公司都在研究量子计算,中国也有许多量子研究机构,其中,中国研发的76个光子的量子计算原型机能对“高斯玻色取样”任务进行快速求解后,标志着我国量子计算研究取得了里程碑式的进展。

量子计算技术必将改变多个行业的竞争格局,所以,对于许多企业和组织而言,量子计算方面必须要抢夺先机,所以,许多企业和组织都希望尽量早、尽量多地了解量子计算,当量子计算时代真正来临,就可以尽早用上量子计算。

Amazon Braket:云计算是使用量子计算的最佳方式

2019年,亚马逊云科技发布了量子计算的云服务Amazon Braket。亚马逊云科技Amazon Braket总经理Richard Moulds最近表示,对于客户而言,把量子计算纳入到云服务体验中,是利用量子计算最好的一种方式。

图自:亚马逊AWS官方博客

对亚马逊云科技来说,量子计算不应该只是学术研究的事儿,将量子计算作为共享的基础设施,有助于提高量子计算的采用率。所以,Amazon Braket就是打破了量子计算的技术壁垒,使得更多的人可以使用到量子计算。

2020年,Amazon Braket正式对外可用,事实上,Amazon Braket使用起来非常简单。一方面,它提供了所必须的各种工具,另一方面,系统也内置了一些现成的量子计算的算法,在正式使用量子计算机之前,需要在仿真模拟器上进行测试,然后才真正在量子计算机上运行。

现阶段,量子计算机在稳定性和成熟度上尚有较大的提升空间,已有的量子计算机采用的技术路径也各不相同,在真正出现一统江湖的标准化方案前,Amazon Braket提供多种量子计算机方案供用户自己选,目前已知有Rigetti、IonQ和D-Wave三种不同技术路线的方案。

Amazon Braket在云上托管了这三种量子计算机,使得用户能以较低的成本用上量子计算机,而如果用户选择自己在数据中心打造这种量子计算机,可伸缩性会非常差,而云平台提供的安全控制、访问、资源管理、通知等附加服务则会极大地提升使用体验。

谁在用云上量子计算服务

Richard Moulds表示,目前有许多实验机构、教育机构和大学都在积极地使用Amazon Braket。

许多教育机构都表示要开设量子计算相关学科,需要培养大量人才,包括构建量子计算机的人才和开发量子计算机应用的人才两大类。在Richard Moulds看来,量子计算人才的培养和储备是整个量子计算行业发展中非常关键的一个环节。

Amazon Braket在客观上推动了量子计算行业生态的建设。

Richard Moulds表示,许多科研人员也希望用Amazon Braket来掌握如何去构建量子计算机,以及如何开发配套的纠错系统。由于通过云的方式来提供量子计算的方式被许多人看好,许多量子计算硬件制造商也希望通过Amazon Braket来展示他们的硬件设备。

2021年,宝马集团宣布与亚马逊云科技合作发起量子计算挑战赛,参赛者使用Amazon Braket并提出基于量子计算机的技术方案,方案涉及汽车材料研究到自动驾驶的方方面面。

量子计算的方案在许多方面都比经典高性能计算做的要好。Richard Moulds表示,在经典的需要优化的问题方面,量子计算将大有可为。比如城市交通的疏导、交通管理类问题,网络交换机路由器的链路优化问题,以及汽车生产制造,银行金融交易领域的问题,这些领域量子计算比一般的计算机更有优势。  

量子计算的特性决定了它可以很好地进行分子级的模拟,可以更好地模拟物理世界,这一特点决定了量子计算将会对化工化学行业、新材料研发、电池的开发、细胞级的系统开发、新药的研发等诸多领域带来翻天覆地的变化。

不难发现,量子计算并非要取代现代计算机,因为许多日常涉及的领域中,量子计算并不一定比现有计算机更有优势。

云上量子计算服务的未来发展

在量子计算方面战略的规划中,Amazon Braket只是一个方面,亚马逊云科技还成立了量子计算中心和量子解决方案实验室。团队的许多科学家和研究人员会与长期研究量子计算的客户进行协同合作,重点研究量子计算应用领域方面的内容。

上文也提到,包括英特尔、谷歌、IBM、微软等国际巨头都在研究量子计算,亚马逊云科技也有量子计算研究中心,研究中心有量子计算核心开发团队,主要研究量子计算的硬件、应用、迁移等等核心技术。

亚马逊云科技量子计算中心量子硬件研究负责人Oskar Painter表示,要打造一台量子计算机,其实要解决很多工程问题,需要有大量创新来解决各方面的问题。而研究中心则负责解决一些挑战性的技术问题,需要研发量子计算硬件和量子计算算法等等核心技术。

Oskar Painter表示,作为量子计算服务提供商,亚马逊云科技需要从成熟度和性能本身来考虑,而现阶段正处于量子计算的早期阶段,量子计算的规模还很小,能处理的任务非常有限,量子计算想要进一步发展,其系统本身要足够强大。

为了提升量子计算系统的能力,首先要解决量子计算机错误率比较高的问题,这需要开发一套针对物理硬件的纠错系统,然而,这样一套系统会有比较大的资源消耗,因此,又不得不尽量减少资源消耗。

当解决了如何纠错的问题,系统规模做的更大时,才能真正将量子计算用起来,量子计算时代才会真正到来。

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