阿里云量子模擬平臺“太章2.0”正式開源

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

過去幾年量子芯片的進(jìn)步使得量子計算通向?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，對量子系統(tǒng)及量子算法的測試與驗(yàn)證變得越來越有挑戰(zhàn)性?；诮?jīng)典模擬的方法是一個基本工具，但有其內(nèi)在的瓶頸。比如，目前的存儲技術(shù)最高能存儲不到60量子比特的量子態(tài)。阿里云量子開發(fā)平臺提出原創(chuàng)性的分布式張量網(wǎng)絡(luò)收縮算法，開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。

據(jù)介紹，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室在量子計算的經(jīng)典模擬方向長期處于國際領(lǐng)先。此前，其自研的“太章1.0”提出了獨(dú)創(chuàng)的張量網(wǎng)絡(luò)收縮的動態(tài)拆分辦法，大幅減少量子電路模擬的代價，為學(xué)界與業(yè)界廣泛采用。此次開源的內(nèi)核量子引擎“太章2.0”通過進(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)”宣稱用的量子電路，將其設(shè)計的經(jīng)典計算耗時超一萬年的任務(wù)，壓縮至20天內(nèi)完成，比其它最好的方案改進(jìn)了四個數(shù)量級。業(yè)界人士估計，若通過硬件資源的進(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間壓縮到2天以內(nèi)。這一系列工作引起學(xué)術(shù)界對量子計算與經(jīng)典計算邊界的重新思考。

同時，ACQDP還包括達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室自研的支持上萬量子比特(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法解決的實(shí)驗(yàn)和評估問題?；谶@一開放平臺，量子計算的研究人員可對不同的場景自定制算法，以進(jìn)一步提高模擬效率;而發(fā)展出來的方案和算法，有望推動量子計算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，催生量子計算的實(shí)用優(yōu)勢。

“量子計算的實(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?！边_(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室主任施堯耘解釋稱，“開放研究有利于加速量子時代來臨，也是我們盡快向客戶和社會提供量子計算服務(wù)的最好策略。” 他介紹，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室未來將會有更多的成果開源和對開放研究合作者的無償輸出。該團(tuán)隊(duì)聚焦研究的不同于主流的量子比特fluxonium ，在不久的將來也會有最新成果與各界分享。