量子不再神秘，你能体验到的量子技术——量子计算云平台｜彭承志
本视频2023年6月03日发布于西瓜视频，观看量为11.1万
以下是正文：
大家好，今天的演讲主题是祖冲之号量子计算云平台发布。
首先介绍我自己。我是彭承志，既是科大的讲席教授，也是国盾量子董事长。
国盾量子从科大成果转化，以量子科技研发为主体的一家企业，也是最早一家从事量子科技上市的企业。我们一直坚持的“一体两翼”：“一体”就是量子科技本身的技术研发，“两翼”就是以量子通信去服务信息安全，另外以量子科技去打造量子科研仪器的业务方向。
这次我们在中科院量子创新研究院的指导下，在中科院软件所和中电科十六所的技术支持下，携手弧光量子等合作伙伴发布“祖冲之号”量子计算云平台。欢迎大家来到现场。接下来我将从科技起步，介绍我们做了什么、这个领域干了什么、我们为什么发布这个云平台，希望能够帮助大家了解到我们更多的工作。
从稍微远一点开始讲，量子计算在现在是很火的一个领域，但是在它刚提出的时候不是这样的，而且提出的时间很早。早在费曼就已经讲过自然界是量子规律、量子力学规律描述的，所以理论上不存在一个经典计算机能够把我们的规律讲清楚。如果想要模拟这个世界，一定会需要一台量子计算机。
之后，另外一位科学家提出量子图灵机的模型，但这些只是量子计算机的一个概念。真正量子计算机变得火起来是著名的Shor算法，Peter Shor只花了5天时间提出Shor算法，却解决一个大问题就是在数学领域质因数分解这个密码学的根基问题，用Shor算法可以把根号N的复杂度一下子降到logN的级别，意味着用Shor算法可以把现在的传统公钥体系的密码完全破解，这就引起了广泛的从科研到商业对整个量子计算的兴趣。这是一个原点。
既然量子计算不仅仅是概念，不仅仅是怎么样模拟真实世界以后，物理学家要做的工作就到了，就是我们怎么样才能干一个量子计算机，这个时候有多个技术方向，光子也好，冷原子也好，离子阱也好，很多人都会听到，来自于量子计算机的方向有很多。
今天我们介绍其中一个方向就是超导，这个方向的特点是什么？为什么这些年这么关注？这是因为这个方向跟半导体工业紧密联系在一起，这个方向能够把超导量子比特像印刷一样直接做成芯片一样的可以很大规模地去扩展。所以一旦攻克了前面的基础难题，也许大规模的量子计算就只是要印刷多少个而已。
正是第一步是非常难的，怎样做出第一个超导的量子比特，得益于约瑟夫森结，第一个超导量子的比特，在日本科学家也提出了用约瑟夫森结制备量子比特。在人家做这个事情的时候，我们发现中国其实在这个时候参与得比较少，所以先发优势依然不在我们这里，而在国外。而且国外还有很大的投入，比如超导量子计算机的领域做的很有特色的一个小组——Martinis教授在这个领域有很多开创性的工作。
2010年当他们小组遇到科研经费的问题时，谷歌马上看到这个领域的潜力，直接把他们的实验室变成了谷歌的一个部门。这为量子计算领域注入了巨大的活力，不只是我们国家有集中力量办大事的优势，在谷歌超级企业的投入也具备改变一个领域的动力。
很好的一点，在这个阶段，我们发现中国随着经济的腾飞以及对科技的关注，我们已经开始介入进来。我愿意拿朱晓波教授举例子，当然晓波教授是我们国家众多从事量子计算的科学家之一，一张是青春时代的晓波教授，一张是祖冲之能够实现量子优越性以后的朱晓波教授。愿意和大家分享一个很有意思的故事，当时朱晓波教授在日本从事超导比特的研究，回国以后国外的超导量子计算已经做得很好，这个时候潘院士去调研，调研我们国内怎么能够迎头追上，是否要引进更多好的国外人才。晓波教授听了很不忿，他说我们引进人才是很不错的，但是我也可以，我在国外做得也很好，之所以在国内做得不好是因为我没有钱买到我在国外已经用惯的设备。虽然潘院士有些下不了台，但是后来还是找了他问他到底需要什么才能干。后来到朱晓波：没有错过这个机会，果断开了天价，从此走上了祖冲之号量子优越性的路径。
一路以来从10个量子纠缠开始，12个开始，逐步逐步60多个量子比特，最后我们就在疫情那一年，2021年6月的端午节，那个时候我们的文章还没有发表，但是我们正好已经完成量子优越性的实验工作。朱晓波教授在潘院士的支持下组了一个可以站满小屏的团队，这个团队有制备样品，有做测量，有做软件，有做工程的小团队一起共同努力。我还记得那年春节时我们一起在沙发熬了很多个不眠之夜，最后完成了这样量子称霸的工作。
这个领域毕竟是新的领域，当我们有足够好的团队以及足够大的投入，我们就可以让我们国家在这个重要领域完成追赶甚至于后来居上。
这是我们在科技领域投入可以看得到效果，我们的科研工作做得很漂亮。
为什么做云平台？
云平台从0到1的尝试我们尝试得很早，和IBM推出第一个云平台几乎同一时间（2017），但是从科研角度推出云平台其实是不太划算的事情，因为云平台是面向公众，面向更多用户让他们使用让他们体验，但是体验本身并不能够产生商业价值，同时暂时没有找到更好的产出科学价值的方向。所以，我们一直在保持，但是推出频率并不像其他同行多。但在这个领域，虽然做科研角度度虽然觉得云平台是吃力不讨好的事情，但是从产业的角度完全不是如此。可以看国内国外，从IBM推出第一个云平台，到后来包括批评IBM的谷歌也推出自己的云平台，包括D-wave一系列的国外量子企业有大有小，有Amazon这种集成类，Amazon自己不做，它把各种类型的量子计算机集成在他的平台上，也有新创企业。我们国内也看到有一些科研机构和初创企业也推出他们的云平台。说明云平台是特别有它的价值，当然这个价值虽然科研人员不一定关心，但确实有它的产业价值。
而且，我不争馒头也要争口气。现在在高性能的云平台上，几个比特的云平台有很多，但是在之前谷歌一直用申请制，但是基本上来自中国的科研单位不能申请。IBM更直接，直接禁止了中国的IP地址的访问。这种情况下是有影响的，不是我们不能用的问题，而是他们在这样的云平台上会构筑量子编译的语言，构筑使用环境，这些会逐步影响全球的量子科研工作者的生态使用习惯，而一切的的演进唯独把中国排除在外，不能忍，作为科研工作者不能忍，这是我们做云平台的最重要的理由。而且要把最好的能够性能比IBM更好，和谷歌媲美的性能好的云平台开放给大家应用。
从实际的产业来看，未来的量子计算应该更多是像现在超算系统的东西，它会和未来的超算融合在一起向大家提供服务，提供算力。这时候它不是简单的做科研的人最关注的量子计算的芯片，包括量子计算的芯片，还有超导连接的电缆，也包括稀释制冷机，包括低温器件包括外部的控制系统一系列的硬件生态，还会包括云的服务，包括量子计算的编程语言，也许未来有的也许会有操作系统一系列软生态。90%以上都和量子计算本身的研发没有关系，但是重要不重要？它非常重要，而且可能在未来会决定整个量子计算行业的走向，它可能是现在量子计算走到真正能用的时候，在那个分水岭的时候将决定量子计算往哪里走，将决定你的产业能不能做起来，你是只能做科研还是未来发展产业。所以云平台凝聚产业生态，搭建产业高地方面发挥不可替代的作用。
即便现阶段，量子计算领域受到更多的关注以来既有炒作，也有追捧。能不能把一个真实的量子计算机让大家应用，让大家体验，最好的云平台现在能够做什么？甚至于我们现在已经开设了量子信息的专业高校，能不能用这样的云平台让他们作为教学服务，这是在现在阶段云平台就可以发挥的作用。
这次发布会将把具有量子计算优越性的最好的云平台作为以后云平台探索的基础，我们也会持续发布新的云平台，让产业一直跟上科研，和科研齐头并进做出我们的一份力量。
这次发布，我们从祖冲之号平台拿来了最好的60几个量子比特，110个耦合比特，总共176个比特全部开放给用户，全面操纵芯片。科大国盾提供了室温的测控系统，中科弧光提供了云上的软件以及编程语言，十六所和国盾一起做了低温器件一系列的合作，包括超导、电缆等等。我很自豪地说，这绝对是世界先进水平的云平台。因为实在我连不上谷歌的那个云平台，但是我能用到的云平台，毫不夸张地说这是我用到的最好的云平台。而且在这个云平台基础上我们持续进步，和我们的合作伙伴一起把量子云的生态，科普应用合作，软件合作。让更多的人来应用，而且更多用户不仅用我们的平台，也会用国外的平台，也会用国内的很多平台。用户最后是我们这个行业发展的桥梁，用户使用以后才会推动这个行业的进步，所有的朋友、伙伴、竞争者都会得益于这个生态进步。所以这次在量子创新院的指导下，我们共同发布了祖冲之号量子计算云平台，我们也会持续发布这样的云平台。
最后介绍一下祖冲之号未来发布的计划。
这里有一个图片，现在的量子计算机都是这样，一个罐子里面会有很多线，最后一个小芯片下来。所以为什么整个规模受限，为什么比特是受限的规模就是因为这一点。但除了比特以外，保真度也就是错误率也是追求的一点，只有错误率达到一定的限度，我们今天发布的176个比特才有意义。但是3年以后，我们要和祖冲之团队一起在他们进步的基础上，我们要发布1000个比特。在1000个比特的时候，我们有把握能够让现在量子计算做一次门操作，大概是100次、200次或者300次错一次的水平，将在1000个比特上提高也许做百万次操作还不错一次的错误率，这时候1000个比特连起来才有意义，意味着量子计算通过半导体工艺去增加规模变得有价值的一件事情，没有价值的规模只是没有用的比特，无效的比特，但如果你的比特几百万次错一次意味着可以把上千个比特连接起来，甚至争取在谷歌前面实现他们的雄心或者这个领域的最大雄心，在10年左右的时间去发布百万比特具备纠错能力，具备真正的量子计算的应用，我们期待那一天，期待和我们的国家，和我们行业伙伴一起合作共赢，走向这一天。
谢谢大家，我今天的报告就到这里。
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