闫跃龙

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揭秘华为的HiQ:量子计算破局,叩开超级智能的一把钥匙!

2018年10月20日

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刚刚结束的华为全联接大会,如果用一个关键词来概括,一定是“AI”!华为第一次系统发布了AI战略,推出了全栈、全场景的AI解决方案。

更重要的是,华为的AI,也在探索未来,这其中在量子计算领域的破局就是如此。在大会上,华为发布量子计算模拟器HiQ云服务平台,就是在量子计算这个决定AI的未来上进行发力。

如果形象地比喻,HiQ就像是一把破局和推动量子计算发展的钥匙,将叩开AI的未来——超级智能。

揭开HiQ的神秘面纱

华为在AI上有一个HiAI平台,现在的HiQ,正如其名,是向量子计算说Hi、致敬未来。那么,这个神秘的HiQ到底是什么?在业界处于什么水平呢?

华为量子计算软件与算法架构师、资深研究员张学仓博士这样定义HiQ:它是量子计算研究和教育的使能平台,含HiQ量子计算模拟器和HiQ编程框架。其中量子计算模拟器属于量子计算的中间产品或者说是一个量子计算研究初始阶段的工具,它不是量子计算机,因为它还是跑在经典计算机上。

HiQ模拟平台和业界相比已经处于非常领先或者开创性的水平,可以用三个关键词来概括。其一,是“最全面”,这个量子计算的模拟云平台既支持全振幅的模式,也支持单振幅的模拟,还集成了量子纠错模拟器。

其二,是“很领先”,在全振幅模拟上,HiQ最大可模拟42量子比特以上;在单振幅模拟上,HiQ支持81量子比特随机电路(40层),最大可模拟169量子比特随机量子电路(20层);量子纠错电路的模拟上,更是业界首次,可模拟数万级量子比特电路,性能优于同类开源模拟器CHP的5-15倍。

基于模拟平台,还首次发布了量子计算编程框架:它兼容开源框架ProjectQ的同时,新增两个图形用户界面量子电路编排GUI(Graphical User Interface)与混合编排BlockUI(Block User Interface),使经典-量子混合编程更加简单和直观。量子编程框架将是未来量子计算机的重要组成部分。

所以,HiQ是华为在量子计算上迈出的第一步,但一出手,就达到了业界最具领先的水平。

一个量子计算的研发生态呼之欲出

HiQ不仅仅是一个量子计算的模拟云服务平台,更是一种宣示:显示出华为在量子计算上的决心。

根据媒体报道,最近,量子计算领域知名专家,南方科技大学量子计算研究所副所长,翁文康,正式加入华为数据中心技术实验室,任量子计算软件与算法首席科学家,主导量子算法、量子人工智能、量子模拟等领域的前沿研究和技术创新。

在这次HiQ量子计算模拟器云服务平台发布时,翁文康现身讲解,他表示:华为对量子计算非常有兴趣,会长期进行投入。量子计算机的研发是非常复杂的系统工程,华为在过去ICT产业有硬件、软件、算法、和系统工程的深厚的积累,在量子计算研发的过程之中可以发挥很大的作用。

值得关注的,是华为在量子计算上的研发持一种开放的态度,拿HiQ来说,它严格意义上不是一个产品,而是一个“使能基础平台”,将承担起长期量子计算研究创新、教育普及、人才培养的角色。

这一点必须点赞,对于广大从事量子计算研究的老师、学生、开发者及其他研究者来说,非常地实用和重要。在接受采访的时候,张学仓表示,对于大多数量子计算的研究者来说,真实的芯片还很难获得,在做硬件软件研究的时候也需要很多测试和验证工具,HiQ提供的模拟云服务将能为量子计算研究者们提供助力。另外,上面提到的量子计算编程框架也将帮助研究者们在软件和算法等方面进行创新。

据了解,HiQ可以最大免费提供38量子比特及以下的模拟服务,对于广大量子计算的研究者们来说,这绝对是一个大好消息!如果拿经典计算做一个类比,就知道其重要意义和价值。如果要模拟40个量子比特,需要的经典计算资源高达2的40次方的空间,如果放到内存,就需要16TB,若进一步增加10个量子比特到50个量子比特,这时候经典计算需要的存储空间会增加一千倍,会增加到16PB,世界上所有的超算和云平台都不可能达到这样的存储空间。

这一方面说明量子计算与经典计算相比具有革命性的提升,也说明对于普通的量子计算研究者们来说,仅靠自己的几台笔记本或者服务器,根本不可能模拟量子计算的环境。华为免费提供这种云服务,绝对值得点赞,将对量子计算的研究、人才培养乃至应用生态的建立起到非常重要的作用。

后记:从人工智能到超级智能

众所周知,现在炙手可热的AI,三大要素分别是算法、算力和数据。可以这么说,今天的AI=基于深度神经网络的算法+ GPU/FPGA等为主的经典计算力+大数据。

AI未来如何提升?就要从三大要素的提升入手。量子计算提供了一种根本上的新视角来提升AI。在算力上,如上所述,量子计算将能提供比现在的经典计算强得多的算力,甚至带来近乎无限的超级算力;在算法上,现在的AI仍然无法像人脑一样自主连续的学习、无法进行抽象思考等。未来的人工智能需要向强人工智能或自然智能演进,需要全新的神经网络之外的算法和视角。量子算法的研究可能给未来AI算法带来全新的思路,已经有量子AI算法研究启发了更好的经典AI算法理论上显示出比经典AI算法的指数级加速效果。

在今年的世界人工智能大会上,姚期智院士曾经如此说,利用量子计算和人工智能,我们有可能搭建一个足以匹敌人类大脑的系统,利用我们的知识,创造新的智慧,量子计算的发展将带给人工智能以极大的提升。

所以,未来的AI技术可能是某种超级智能+量子云技术,这里的超级智能指的是强人工智能,或者说是足以匹敌人类大脑的自然智能。

从这个角度来看,华为推出的HiQ平台就显得意义重大,它虽然只是量子计算研发的第一步,但将能为未来的超级智能的研发奠定基础,也将成为量子计算研究以及量子计算生态构建的推动力。 

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