百度超導量子計算機“乾始”（圖片來源：受訪者提供）
鈦媒體App 8月25日消息，百度公司今天在北京發(fā)布搭載10個量子比特超導量子芯片的第一款低溫超導量子計算機“乾始”，并據(jù)此形成全球首個全平臺量子軟硬一體化解決方案“量羲”。
百度首席技術官（CTO）王海峰表示，這標志著百度打通了量子應用、量子軟件、量子硬件的全流程，為用戶提供領先的企業(yè)級量子即服務，讓量子算力觸手可及。“百度實現(xiàn)這樣一套量子軟硬一體的解決方案，確保了我們在核心技術上的領先性與自主可控。”
據(jù)悉，百度量子（計算研究所）成立于2018年3月8日，于當年12月并入百度研究院，目前由清華大學計算機系博士、悉尼科技大學終身教授段潤堯領銜。而整個團隊在王海峰負責的百度技術中臺群組（TPG）體系內。
過去四年，從量子軟件出發(fā)，百度量子陸續(xù)推出云上量子脈沖系統(tǒng)“量脈”、云量一體的量子機器學習平臺“量槳”，全球首個云原生量子計算平臺“量易伏”、量子學習知識庫“量易簡”等。
實際上，隨著集成電路技術逐漸接近原子極限，量子計算被認為是后摩爾時代最具潛力的破局者。相比經典電子計算機，量子計算可以提供指數(shù)級的算力提升，從而突破目前日益復雜的金融模型計算、生物醫(yī)藥、材料設計和人工智能等領域的算力瓶頸。
中國科學院院士、中國科學院物理研究所研究員、北京量子信息科學研究院院長向濤表示，當前量子計算技術研究還處于起步階段，發(fā)展路線、方式、目標都存在不確定性，研發(fā)投入存在風險不可避免。但是量子計算能給人類帶來的回報是巨大的，從原理上講，如果實現(xiàn)了量子計算的指數(shù)加速作用，一臺100個容錯量子比特的量子計算機的算力就可超越目前世界上所有計算機的算力之和。
根據(jù)BCG（波士頓咨詢公司）的預測，到2050年，全球量子計算市場規(guī)模有望達到2950億美元（考慮有量子糾錯算法進展）。
當前，量子科技的具體應用主要包括量子通信、量子計算和量子測量（儀器）三個分支。其中，量子計算是以量子比特為基本單元，通過量子態(tài)的受控演化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲計算，具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強并行處理能力，以實現(xiàn)計算機算力指數(shù)級增長。
目前量子計算主要包括低溫超導量子（IBM、本源、量旋），離子阱（IonQ、啟科、華翊），硅基量子（英特爾），光量子（Xanadu、九章、圖靈量子）和拓撲等路線。
2019年，谷歌推出的53個量子比特的超導量子計算機“懸鈴木”（Sycamore），實現(xiàn)了量子霸權；2021年，中國科學技術大學潘建偉院士團隊在超導和光量子兩種平臺上也實現(xiàn)了量子優(yōu)越性，最高達76個光子；去年10月，北京量子信息科學研究院發(fā)布的超導量子比特芯片，成功使超導量子比特退相干時間達到503微秒。
行業(yè)人士告訴鈦媒體App，量子計算要達到實用化的條件需要滿足五個條件：可定義的量子比特，量子比特有足夠的相干時間，量子比特可以初始化，可實現(xiàn)通用的量子門合集，量子比特可以被讀出。
相較于光量子路線，國內外的量子計算領域公司普遍以離子阱或超導量子比特作為主流量子計算機研發(fā)路線，因為以穩(wěn)定長相干時間和高計算精度的特點被行業(yè)認同，實用性較強、商業(yè)化路徑較為清晰。
但這兩種技術實現(xiàn)條件較為苛刻：一是需要在超真空和極低溫（接近絕對零度，約零下459華氏度）的物理狀態(tài)下進行，一般只能在專業(yè)實驗室內實現(xiàn)；二是離子阱或超導的量子計算機體積過大，成本過高，對于運輸攜帶等租賃設備來說，依然存在優(yōu)化空間。
此外，超導使用的是微波，很難進行遠距離傳輸，而離子阱這種囚禁離子技術，當前很難把大量離子在小范圍內囚禁起來；以及上層的體系結構、編譯器、糾錯容錯、編譯語言等軟件體系擁有諸多難點。（詳見鈦媒體App前文：《量子科技商業(yè)化尋路，資本造勢但技術落地成難》）
量子應用執(zhí)行流程圖
在硬件方面，本次百度自主研發(fā)的超導量子計算機“乾始”，內置10量子比特低溫超導芯片，而另一款36量子比特芯片正在“流片”。百度的“自研”在于，基于“應用、軟件、硬件” 三位一體高度集成的量羲，乾始將極大地推動量子軟硬一體化方案的實施和落地。
相較于硬件，由于深耕多年，百度的量子軟件平臺已有了一定成績。據(jù)了解，“量”是百度推出的全球首個全平臺量子軟硬一體解決方案， 是供私有化部署、云服務、硬件接入等一系列服務，可實現(xiàn)量子芯片“即插即用”。其中，基于量易伏平臺以及相連的工具集，開發(fā)者可以訪問真實量子計算機，用于人工智能、化工醫(yī)藥、智能制造、量子網(wǎng)絡、圖像分類、文本分類等應用方向。
百度量子計算研究所所長段潤堯博士
段潤堯對鈦媒體App稱，目前“量羲”已經完成中科院物理所超導量子芯片和中科院精密測量院離子阱量子芯片連接驗證，可同時實現(xiàn)超導量子以及離子阱兩條路線的量子計算機。
關于量子計算研發(fā)路線圖，據(jù)披露，2023年，百度量子芯片將達到超過100個量子比特，實現(xiàn)高潛量子應用；2025年，百度量子芯片將達到超過1000個量子比特，實現(xiàn)實際的量子優(yōu)勢；2028年，百度量子芯片將達到超過10000量子比特，實現(xiàn)規(guī)�；逃眉叭蒎e量子計算。
中國科學院院士潘建偉表示，研發(fā)應用特定問題的專用量子模擬機，按照目前的估計還需要5到10年；而在實現(xiàn)量子糾錯的基礎上，構建可編程通用量子計算機實現(xiàn)時間尚未明確，學術界一般認為還需要15年至20年，甚至更長的時間。
向濤院士則表示，如作樂觀估計，2040年將可能制備出普適的量子計算機。
現(xiàn)階段，阿里、騰訊、華為等企業(yè)都已經在量子計算領域積極布局。
其中，阿里達摩院量子實驗室以低溫超導硬件（芯片）研發(fā)為核心方向，以高實用性應用操作為基礎，曾研發(fā)出2量子比特的量子芯片，開源自研量子計算模擬器“太章2.0”，以及阿里云量子開發(fā)平臺（ACQDP）等；騰訊則主攻量子計算云以及器件，推出過量子開放系統(tǒng)的絕熱演化捷徑、自研量子參量放大器等；華為主要做量子計算的上層軟件平臺支持，推出過量子計算模擬器HiQ云服務平臺等。
段潤堯向媒體強調，百度量子希望利用“量”打通整個鏈條，能夠真正實現(xiàn)整體的落地應用。“我們的目標是建造超能量的（量子計算機），并不是為了某項指標世界第一。”（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）
