将量子计算融入云服务亚马逊云科技公布量子计算策略
在量子计算领域，最前沿的突破日新月异。今年6月，中国科技大学潘建伟团队构建出的“祖冲之号”超导量子计算原型机，是目前超导量子比特数目最多的原型机，达到66个。IBM 紧随其后，其量子计算机已拥有 65 个量子位，其次是谷歌（53个），英特尔（49个）和 Rigetti（32个）。
作为全球领先的云计算巨头，亚马逊云科技在量子计算方面的策略布局和实力如何？近日，亚马逊云科技Amazon Braket总经理 Richard Moulds和亚马逊云科技量子计算中心量子硬件研究负责人 Oskar Painter向国内媒体分享了亚马逊云科技量子计算的最新进展。
把量子计算作为云服务对外提供
“我们认为，把量子计算纳入到云服务中，是利用该技术最好的一种方式。”Richard Moulds向媒体介绍，亚马逊云科技在量子计算方面的布局分为三大方面：
第一，推出完全托管的量子计算服务Amazon Braket。Amazon Braket为开发
者提供了一个开发环境来探索和构建量子算法、在量子电路模拟器上测试这些算法以及在不同的量子硬件技术上运行它们。
因为量子计算机本身是非常先进复杂并且昂贵的系统，亚马逊云科技把量子计算作为一种云服务来对外提供，让那些在该领域没有专业知识的企业和机构，也能使用到这一先进技术。
早在2019年底，亚马逊云科技就发布了Amazon Braket云服务预览版，2020年正式可用。通过Amazon Braket，开发者既可以从零开始构建量子算法，也可以选择预先构建的算法直接使用。目前，一些实验机构、教育机构、大学已经在使用Amazon Braket，一些硬件制造商还会用其来展示他们的量子计算硬件设备。
第二，构建亚马逊云科技量子解决方案实验室和量子计算专业服务团队，旨在与客户的开发团队协同合作，进行长期的量子计算应用领域的研究。
今年7月，宝马集团宣布与亚马逊云科技合作发起一项量子计算挑战赛，背后就是亚马逊云科技量子解决方案实验室在支持。宝马列出了50多项汽车领域特定的工业挑战，所有企业和机构都可以报名参赛，用量子计算技术解决这些挑战。获胜者可以将其解决方案在宝马集团内部参与实施。
第三，通过亚马逊云科技量子计算研究中心对量子计算的硬件、应用、迁移等等核心技术进行前沿开发。
将选择权交给客户
经典计算中，信息单元用二进制“ 0”或“ 1”来表示。在量子计算中，信息存储在量子位或量子比特中，除了处于“ 0” 态或“ 1” 态外，还可处于叠加态。叠加态使量子计算机能够一次执行多项计算，使其性能优于传统系统。
从技术路线上，目前业界出现了多种量子位类型，比如超导量子位、离子阱量子位、硅自旋量子位等。业内普遍认为，每种技术类型都各有优点和缺点，由于量子计算技术还处在非常早期的阶段，判断哪种技术更有前途还为时过早。
在谈到亚马逊云科技布局量子计算的差异化时，Richard Moulds表示，“我们发布Amazon Braket服务的初心就是让客户能够以中立的态度去评估行业现状以及未来的发展。Amazon Braket提供三种类型的量子计算机：D-Wave公司的量子计算机，这是首次客户能够在市场上拿到这个计算机去应用，IonQ的量子计算机以及Rigetti的量子计算机。我们不会特别推某一种量子计算技术，而是提供丰富的选择，客户可以自己体验。”
其中，D-Wave和Rigetti是超导量子位技术的代表，谷歌、IBM、英特尔等公司也都在这一方向开发产品。IonQ则是离子阱量子位的代表，这一技术用捕获的离子来充当纠缠的量子位，完成从初始准备到最终读出的所有工作。
Oskar Painter表示，目前量子计算机最大的问题之一就是错误率非常之高。亚马逊云科技正在尝试采取机器学习的训练方法加速量子计算纠错系统的优化。“机器学习和量子计算两个学术领域之间是存在重叠关系的，我们希望把这两个技术很好的结合在一起。”
10年内，解决两大突破
“现阶段，我们不认为量子计算机能够在哪个用例上提供比目前经典计算机更好的解决方案。”
Oskar Painter认为，量子计算要解决实际应用的问题，需要突破两个难点：第一，如何纠错。第二，如何把量子计算的系统做大。这一观点也是业界普遍认同的。此前，英特尔量子硬件总监詹姆斯克拉克也曾表示，“我们需要数千个甚至十万个量子位来做一些有用的事情。”目前的最先进的量子计算机的规模刚刚达到60多个量子位，到数千还有很长的距离。
不过，科技巨头规划的时间表也很快。Rigetti预计今年年底实现80量子位系统。IBM计划2023年率先推出1121量子位处理器。谷歌计划在2029年前开发出100万个物理量子比特处理器。
对于量子计算与经典计算的关系，Oskar Painter认为，量子计算对经典计算不是取代，而是并行。量子计算会完成经典计算无法完成的任务。目前世界上最快的超级计算机，可实现每秒442petaflops（petaflop即每秒执行1千万亿次浮点运算）的性能。根据官方数据，中国科技大学的66量子位处理器在1.2 小时内完成了目前超级计算机需要8年才能完成的计算任务。
“我们认为量子计算主要是解决那些规模巨大、相当复杂的问题，经典的就是优化类的问题，比如城市交通管理、网络高交换路由、汽车的生产制造、银行核心的金融交易等等。”此外，量子计算还可以去仿真模拟电子级、粒子级的物质世界，这样级别的仿真模拟是目前的计算机无法做到的。
量子计算技术必将改变多个行业的竞争格局。“我们期待能够推出生产级别的量子计算的解决方案，相信在这个十年，我们可以把量子计算机的规模做上来。” Oskar Painter强调。
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本文为「智能进化论」原创作品，智能进化论专注云计算和智能科技领域的深度评论。
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