百度正式宣布成立量子計(jì)算研究所，開展量子計(jì)算軟件和信息技術(shù)應(yīng)用業(yè)務(wù)研究，由悉尼科技大學(xué)量子軟件和信息中心創(chuàng)辦主任段潤堯教授出任百度量子計(jì)算研究所所長，直接向百度總裁張亞勤匯報(bào)。

昨天谷歌的72量子比特的量子芯片“Bristlecone”剛刷屏，今天百度也宣布成立量子計(jì)算研究所。這幾天來，量子計(jì)算領(lǐng)域相當(dāng)熱鬧。

段潤堯是何許人？他想帶領(lǐng)百度實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？

作為被百度選中出任量子計(jì)算領(lǐng)軍者的人，段潤堯在量子計(jì)算方面的履歷是相當(dāng)豐富。

段潤堯本科和博士均就讀于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系，悉尼科技大學(xué)終身教授，澳大利亞研究理事會(huì)（ARC）Future Fellow，自2016年9月15日起擔(dān)任量子軟件和信息中心創(chuàng)辦主任。主要從事量子計(jì)算和量子信息論，特別是有關(guān)量子糾纏特性與應(yīng)用以及量子通信信道容量等方面的研究。另外，其曾于2013－2016年擔(dān)任QIP會(huì)議（量子計(jì)算和量子信息科學(xué)理論方面最頂級(jí)的學(xué)術(shù)會(huì)議）管委會(huì)委員和2015年會(huì)議主席，并作為組委會(huì)主席成功在悉尼舉辦QIP2015。

值得一提的是，其曾在2016年與巴塞羅那自治大學(xué)（UAB）的Andreas Winter教授合作，首次用量子信息論方法給出著名的Lovász number的完整信息論解釋，從而解決了信息論和圖論中自1979年以來一直懸而未決的公開問題。

對(duì)于接手百度量子計(jì)算研究所之后的目標(biāo)，段潤堯表示，他將全力推動(dòng)“百度量子、量子百度”的研究規(guī)劃，計(jì)劃在5年之內(nèi)在百度組建世界一流的量子計(jì)算研究所，并在之后的5年將量子計(jì)算逐漸融入百度的業(yè)務(wù)中。

   組建量子研究院，百度加速融合“量子計(jì)算＋人工智能”

量子計(jì)算是基于量子力學(xué)的全新計(jì)算模型。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不同，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用1和0存儲(chǔ)信息并進(jìn)行計(jì)算，而量子計(jì)算機(jī)使用的量子比特能包含更多信息。

相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的1和0，量子比特可以制備在兩個(gè)邏輯狀態(tài)的疊加體，實(shí)現(xiàn)0、1的同時(shí)存儲(chǔ)。如果是N個(gè)量子比特，理論上可以同時(shí)存儲(chǔ)2＊N的數(shù)據(jù)。比如250個(gè)量子比特可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就是2＊250。而在計(jì)算中，這就相當(dāng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)重復(fù)計(jì)算2＊N的計(jì)算量。因此，從理論上來講，相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)可以節(jié)約大量的時(shí)間和計(jì)算單元。

當(dāng)前，量子計(jì)算主要應(yīng)用于復(fù)雜的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理與計(jì)算難題，以及基于量子加密的網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)。在具體的應(yīng)用中，除了可以進(jìn)行高速并行計(jì)算，量子計(jì)算機(jī)同時(shí)也可以完美地解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬量子系統(tǒng)時(shí)遇到的海量存儲(chǔ)和指數(shù)時(shí)間問題，是進(jìn)行高效量子模擬的天然選擇。

基于自身在計(jì)算方面的優(yōu)勢(shì)，在金融、醫(yī)藥、人工智能等領(lǐng)域，量子計(jì)算都有著廣闊的市場(chǎng)。

譬如人工智能，中國科學(xué)院院士、量子計(jì)算專家、圖靈獎(jiǎng)獲得者姚期智曾說過：“如果能夠把量子計(jì)算和AI放在一起，我們可能做出連大自然都沒有想到的事情。”

基于量子計(jì)算，一方面，機(jī)器學(xué)習(xí)算法在運(yùn)行時(shí)可以更快、更高效；另一方面，通過量子輔助優(yōu)化可以解決現(xiàn)有許多重要優(yōu)化問題，包括基于隨機(jī)梯度下降的各類算法等，克服了速度與成本問題。有人說，量子計(jì)算是邁向強(qiáng)人工智能的“捷徑”。

眾所周知，百度在人工智能方面有著諸多部署，像百度大腦、自動(dòng)駕駛、智能家居、大數(shù)據(jù)與云服務(wù)等等。對(duì)于百度而言，成立量子研究院，相比于“量子霸權(quán)”的搶奪，如何將量子計(jì)算＋人工智能在技術(shù)和業(yè)務(wù)中更好地進(jìn)行融合，或許才是他們目前最想做的。

量子計(jì)算成果初現(xiàn)，國內(nèi)BAT、國外谷歌等基本如數(shù)到齊

為了搶奪市場(chǎng)，包括BAT、谷歌在內(nèi)的等多家科技企業(yè)在近幾年內(nèi)也是接連加碼。截止到目前，量子計(jì)算也是初有成果，比如誕生在我國中科院的世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)。

至于應(yīng)用方面，在國內(nèi)，阿里云在2015年就與中國科學(xué)院共同成立了“中國科學(xué)院 － 阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”，開展量子計(jì)算的研究。到今年2 月 22 日的中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院 2018 年度工作會(huì)議上，潘建偉院士正式發(fā)布中科院聯(lián)合阿里云打造的 11 量子比特超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)，并宣布上線。

阿里之后，騰訊 SNG 也于 2017 年 12 月宣布成立量子實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)羅量子相關(guān)的算法、復(fù)雜性、通訊、模擬、量子物理、量子化學(xué)等各方面的人才，有計(jì)劃跟人工智能技術(shù)相結(jié)合。

再加上今天宣布成立量子計(jì)算研究所的百度，國內(nèi)的BAT已經(jīng)全部加入量子計(jì)算追逐戰(zhàn)。

與此同時(shí)，IBM、谷歌、微軟、英特爾等國外科技巨頭也是早有部署，也不缺乏相關(guān)成果。

比如IBM，在去年11月，其對(duì)外宣布已經(jīng)成功研發(fā)20位量子比特的量子計(jì)算機(jī)，已經(jīng)在年底向付費(fèi)客戶開放。另外，他們也成功開發(fā)出了一臺(tái)50位量子比特的原型機(jī)，為今后IBM Q系統(tǒng)（IBM的商用化通用量子計(jì)算系統(tǒng)）奠定基礎(chǔ)。

又比如昨天在科技圈刷屏的谷歌，對(duì)于量子計(jì)算領(lǐng)域來說，其研制出的72量子比特的量子芯片“Bristlecone”也具備著里程碑意義。

結(jié)語

值得注意的是，此前曾有消息稱，微軟和谷歌將宣布兩大科學(xué)里程碑，以彰顯人類在量子計(jì)算領(lǐng)域取得快速進(jìn)步。

當(dāng)前，谷歌的成果已經(jīng)宣布了，至于微軟的“里程碑”，在谷歌的拋磚引玉下，還是相當(dāng)令人期待的。