趋势5:软硬融合推升量子算力

|2021科技应用趋势 作者:腾讯研究院 2021-01-14

 

       量子计算是利用量子物理的特性来高效进行信息处理任务的新型计算方式,是人类探究微观世界的重大成果。量子计算将对传统技术体系进行重构,带来重大颠覆性技术创新,有望引领新一轮科技革命和产业变革方向,对促进高质量发展、保障国家安全具有重大的科学意义和战略价值。

      未来,大规模通用量子计算机研制成功之后,有望加速解决代数、组合、优化、人工智能等多个领域中的问题,对相关的产业如制药、材料、物流、金融、安全等带来颠覆性的深远影响。例如,在制药领域,当前受限于经典计算机的算力,对中大型分子的准确性状模拟依然是较大难题,所以相关测试依然需要花大量时间做反复实验。而量子计算天然擅长模拟分子特性,有望通过计算机数字形式大大加深人类获得大型分子性状的认识,极大缩短理论验证时间,从而加速新冠疫苗、抗癌药物等的研发进程。在金融领域,量子计算所带来的算力增长和特殊的采样方式,将推进投资组合优化、高频交易、诈骗检测、加密货币和安全加密等应用,为开发更加优质和稳健的金融服务产品拓展新的空间。

      但另一方面,量子比特的制备和操作,计算信息的存储和测量都需要特殊的环境和工艺,而且目前的技术还有不容忽视的差错率。所以近期的量子计算机有规模小,含噪声的特点。为了在当前不完美的量子计算机上,也能完成一些有意义的计算任务,中短期内需要改变过去相对独立的软硬件研究方式,把软硬件结合到一起进行专有化设计。长远来看,软件和理论的发展与硬件的发展也是相辅相成的,硬件中噪声的刻画和纠正需要理论支持,而硬件系统规模的扩大实验也会给软件和理论的发展带来帮助。

      在未来的几年,相信我们会看到更多的量子算法被发现,更多的量子系统特点被揭示,更多的硬件设计加工工艺在精进。同时,无论是算法理论的不同领域,软件及电子学的不同层次,还是硬件的不同方案,很可能也会出现互相融合的更多探索。

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