12 月 23 日，阿里巴巴發(fā)布阿里云量子開(kāi)發(fā)平臺(tái)(Alibaba Cloud Quantum Development Platform，ACQDP)，開(kāi)源自研量子計(jì)算模擬器“太章 2.0”及一系列量子應(yīng)用案例，支持從業(yè)人員設(shè)計(jì)量子硬件，測(cè)試量子算法，并探索其在材料、分子發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化問(wèn)題和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。

　　過(guò)去幾年，量子芯片的進(jìn)步使得量子計(jì)算通向?qū)嵱弥返牟淮_定性進(jìn)一步減小。而隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，對(duì)量子系統(tǒng)及量子算法的測(cè)試與驗(yàn)證變得越來(lái)越有挑戰(zhàn)性。基于經(jīng)典模擬的方法是一個(gè)基本工具，但有其內(nèi)在的瓶頸。比如，目前的存儲(chǔ)技術(shù)最高能存儲(chǔ)不到 60 量子比特的量子態(tài)。阿里云量子開(kāi)發(fā)平臺(tái)提出原創(chuàng)性的分布式張量網(wǎng)絡(luò)收縮算法，開(kāi)辟了量子電路模擬新方向，可實(shí)現(xiàn)比其他方法更大規(guī)模的模擬。

　　達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室在量子計(jì)算的經(jīng)典模擬方向有著長(zhǎng)期的研究。此前，其自研的“太章 1.0”提出了獨(dú)創(chuàng)的張量網(wǎng)絡(luò)收縮的動(dòng)態(tài)拆分辦法，大幅減少量子電路模擬的代價(jià)，為學(xué)界與業(yè)界采用。此次開(kāi)源的內(nèi)核量子引擎“太章 2.0”通過(guò)進(jìn)一步的算法創(chuàng)新，再次大幅度降低資源消耗。

　　今年 5 月實(shí)驗(yàn)室用“太章 2.0”模擬了 2019 年 “谷歌量子霸權(quán)”宣稱(chēng)用的量子電路，將其設(shè)計(jì)的經(jīng)典計(jì)算耗時(shí)超一萬(wàn)年的任務(wù)，壓縮至 20 天內(nèi)完成，比其它最好的方案改進(jìn)了四個(gè)數(shù)量級(jí)。業(yè)界人士估計(jì)，若通過(guò)硬件資源的進(jìn)一步優(yōu)化，特別是提升 GPU 使用效率，該算法有望將模擬時(shí)間壓縮到 2 天以?xún)?nèi)。這一系列工作引起學(xué)術(shù)界對(duì)量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算邊界的重新思考。

　　ACQDP 還包括達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室自研的支持上萬(wàn)量子比特(4-層，3 度)的量子近似優(yōu)化算法模擬，以及基于實(shí)驗(yàn)噪聲模型的糾錯(cuò)碼性能模擬等量子算法和應(yīng)用。這可以解決僅靠理論分析無(wú)法解決的實(shí)驗(yàn)和評(píng)估問(wèn)題。基于這一開(kāi)放平臺(tái)，量子計(jì)算的研究人員可對(duì)不同的場(chǎng)景自定制算法，以進(jìn)一步提高模擬效率;而發(fā)展出來(lái)的方案和算法，有望推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，催生量子計(jì)算的實(shí)用優(yōu)勢(shì)。

　　“量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)極具挑戰(zhàn)。學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界需要聚合力量，克服瓶頸，加速創(chuàng)新。”達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室主任施堯耘解釋稱(chēng)，“開(kāi)放研究有利于加速量子時(shí)代來(lái)臨，也是我們盡快向客戶(hù)和社會(huì)提供量子計(jì)算服務(wù)的最好策略。”

　　據(jù)他介紹，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室未來(lái)將會(huì)有更多的成果開(kāi)源和對(duì)開(kāi)放研究合作者的無(wú)償輸出。該團(tuán)隊(duì)聚焦研究的不同于主流的量子比特 fluxonium ，在不久的將來(lái)也會(huì)有最新成果與各界分享。
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