量子計算作為一種基于量子力學的全新計算范式,被認為是下一代計算技術的心臟,也是推動全球數字經濟高質量發展的新引擎。近日,在“量見未來”量子開發者大會上,百度發布超導量子計算機“乾始”和全球首個全平臺量子軟硬一體解決方案“量羲”。該方案集量子硬件、量子軟件、量子應用于一體,實現全平臺的量子服務觸手可及,用戶在百度量子平臺即可實現所需的量子應用、量子算法的全流程開發和量子算力的隨時隨地調用,做到了量子算力的“即插即用”,支撐構建起開放可持續的百度量子生態網絡。
 目前,依托于百度人工智能(AI)生態和高質量量子專利布局,百度已成立北京人工智能產業知識產權運營中心量子計算中心,聚焦量子產業,以自主知識產權服務量子產業創新,推動量子領域專利技術產業化落地,帶動量子產業上下游協調發展和融合創新,為加速實用化量子應用落地邁出堅實的一步。
軟硬一體 搭建量子平臺
 為推進量子產業化進程,早在2023年3月,百度便成立了百度研究院量子計算研究所(下稱百度量子所)?！鞍俣攘孔右訯IAN命名的戰略發展方向,即量子基礎研究突破(Quantum)、量子基礎設施建設(Infrastructure)、量子應用研發落地(Applications)、量子生態網絡構建(Network),持續將相關量子科技整合到百度的核心業務中?！卑俣攘孔铀L段潤堯介紹。
 經過4年的發展,時至今日,百度量子已搭建起一套完整的軟硬一體量子基礎設施。其中軟件平臺集成了量脈、量槳、量易伏為主體,兼顧量子噪聲處理、量子網絡架構、量子測控平臺等核心組件,幫助用戶從量子硬件中抽調量子算力用于支撐量子應用的研發與展示,打通了量子應用開發、量子算法協議設計、量子資源調度管理、量子噪聲處理、量子硬件驅動等全流程。
 目前,百度量子已經發布了量子機器學習工具集“量槳”、量子網絡工具集“QNET”、量子計算應用工具集“QAPP”,以滿足不同行業方向對量子算法和量子應用的設計需求;發布了云原生量子計算平臺“量易伏”,實現多個國產化平臺相互兼容認證,同時具備自有硬件和第三方硬件接入能力,具備移動端、桌面端等多用戶端使用模式,讓量子算力觸手可及;發布了量子噪聲處理工具集“QEP”,全面評估量子設備性能,提升量子設備的計算結果精度;發布了云上量子脈沖系統“量脈”,搭建量子軟硬件的橋梁。
 百度量子硬件平臺集成了極低溫測試系統、微波電子學設備、超導量子芯片、“工業級”測控平臺、“企業級”服務器等核心設備,為量子應用的研發和落地提供了可靠的物理載體;集成了可視化測控實驗平臺,提供自動化測控服務,實現可靠、高效且無人值守的標定和校準服務,減少量子計算硬件維護的人力成本,為促進量子計算邁向產業化提供了強大的技術支撐。同時,該平臺利用完全自主開發的量子測控技術,提供一站式量子軟硬件接口,實現從量子電路到脈沖信號的編譯與優化。
 量子芯片是量子計算的“心臟”,一款量子芯片的性能會直接影響到整個量子計算機的能力和效率?！白鳛槌瑢Я孔佑嬎慵夹g實現的物理載體,集成多個量子比特的超導量子芯片的研發至關重要?！倍螡檲虮硎?與普通芯片設計類似,量子芯片設計就是在正式“流片”之前,根據特定需求對量子芯片的架構、規格等,進行芯片設計、仿真驗證和版圖繪制,最終生成用于微納加工的量子芯片版圖。目前,在量子芯片設計方向,百度擁有量子芯片相關專利25件?；谙嚓P技術,百度已完成36-qubit含耦合器超導量子芯片的設計,經多種方法反復交叉驗證,關鍵特征參數和性能指標達到預期。
 百度量子技術創新發展背后是其高質量專利的多年積累和強力支撐。目前,百度量子相關的全球專利申請量已經超過150件,涵蓋量子算法與應用、量子通信與網絡、量子加密與安全、量子架構與軟件、量子芯片與硬件、量子測控與糾錯等多個方向?！吨袊斯ぶ悄芨邇r值專利及創新驅動力分析報告》顯示,在量子計算全球高價值專利及創新驅動力排名中,百度位列全國第一。在百度等企業的帶動下,我國在全球量子科學領域已步入第一梯隊。
賦能行業 構建量子生態
 近年來,量子計算發展不斷提速,量子芯片的設計、制備及測控技術持續發展,量子比特數量實現規模增長,并沿著降低噪聲或適應噪聲兩個思路尋求突破。量子比特規模和質量的增長,為量子應用的落地提供了強有力的保證,量子算力有望為諸多行業帶來指數級提升的算法案例。
 百度量子聚焦于人工智能、材料模擬、生物計算、金融科技關鍵量子應用落地場景。百度超導量子計算機中除了實現和封裝了常見的量子算法,還涵蓋了諸多自研量子算法,可以用于解決量子模擬、機器學習、組合優化等具體問題。當前,百度已實現小規模量子比特運行量子應用模型的算法全流程,量子應用的優勢也將隨著量子硬件性能的逐步提升而得以展現。此外,百度量子平臺上的應用開發環境具有通用性好、便捷易用、工具集完善等特點,提供了豐富的量子機器學習、量子化學、量子網絡等工具集,降低了量子計算應用開發和實踐的門檻。同時,基于量子應用相關的技術落地場景,諸多核心算法與技術已經進行了相關專利布局。
 百度量子在瞄準量子產業化過程中致力于構建完整的量子產業生態。同時,在量子人才培養、量子技術標準制作、量子軟硬件生態合作等方面,百度都秉承著開放共贏的合作態度。百度量子與多所高校、科研院所開展了廣泛的合作。值得一提的是,百度量子已接入中科院物理所超導量子硬件平臺以及中科院精密測量院離子阱量子硬件平臺,為打造合作共贏的量子計算產業貢獻技術力量。
 量子信息科學是具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目,影響著新一輪科技發展的浪潮。量子計算作為量子信息科學的明珠之一,在產業化升級方面發揮著不可替代的作用。在國內量子產業加速發展的形勢下,百度量子將努力實現“人人皆可量子”的美好愿景,儲備量子計算核心技術,開拓量子計算高潛應用,最大程度地體現量子計算業務的價值與高度。