將量子計算融入雲服務，亞馬遜雲科技公佈量子計算策略

量子計算已成爲全球科技巨頭爭先佈局的前沿陣地。去年，《Analytics Insight》雜誌曾公佈2020全球十大量子計算公司名單，國外企業有IBM、英特爾、谷歌、埃森哲、亞馬遜、AT&T、Atos、微軟，國內則有百度和阿里巴巴。

在量子計算領域，最前沿的突破日新月異。今年6月，中國科技大學潘建偉團隊構建出的“祖沖之號”超導量子計算原型機，是目前超導量子比特數目最多的原型機，達到66個。IBM 緊隨其後，其量子計算機已擁有 65 個量子位，其次是谷歌（53個），英特爾（49個）和 Rigetti（32個）。

作爲全球領先的雲計算巨頭，亞馬遜雲科技在量子計算方面的策略佈局和實力如何？近日，亞馬遜雲科技Amazon Braket總經理 Richard Moulds和亞馬遜雲科技量子計算中心量子硬件研究負責人 Oskar Painter向國內媒體分享了亞馬遜雲科技量子計算的最新進展。

“我們認爲，把量子計算納入到雲服務中，是利用該技術最好的一種方式。”Richard Moulds向媒體介紹，亞馬遜雲科技在量子計算方面的佈局分爲三大方面：

第一，推出完全託管的量子計算服務Amazon Braket。Amazon Braket爲開發

者提供了一個開發環境來探索和構建量子算法、在量子電路模擬器上測試這些算法以及在不同的量子硬件技術上運行它們。

因爲量子計算機本身是非常先進複雜並且昂貴的系統，亞馬遜雲科技把量子計算作爲一種雲服務來對外提供，讓那些在該領域沒有專業知識的企業和機構，也能使用到這一先進技術。

早在2019年底，亞馬遜雲科技就發佈了Amazon Braket雲服務預覽版，2020年正式可用。通過Amazon Braket，開發者既可以從零開始構建量子算法，也可以選擇預先構建的算法直接使用。目前，一些實驗機構、教育機構、大學已經在使用Amazon Braket，一些硬件製造商還會用其來展示他們的量子計算硬件設備。

第二，構建亞馬遜雲科技量子解決方案實驗室和量子計算專業服務團隊，旨在與客戶的開發團隊協同合作，進行長期的量子計算應用領域的研究。

今年7月，寶馬集團宣佈與亞馬遜雲科技合作發起一項量子計算挑戰賽，背後就是亞馬遜雲科技量子解決方案實驗室在支持。寶馬列出了50多項汽車領域特定的工業挑戰，所有企業和機構都可以報名參賽，用量子計算技術解決這些挑戰。獲勝者可以將其解決方案在寶馬集團內部參與實施。

第三，通過亞馬遜雲科技量子計算研究中心對量子計算的硬件、應用、遷移等等核心技術進行前沿開發。

經典計算中，信息單元用二進制“ 0”或“ 1”來表示。在量子計算中，信息存儲在量子位或量子比特中，除了處於“ 0” 態或“ 1” 態外，還可處於疊加態。疊加態使量子計算機能夠一次執行多項計算，使其性能優於傳統系統。

從技術路線上，目前業界出現了多種量子位類型，比如超導量子位、離子阱量子位、硅自旋量子位等。業內普遍認爲，每種技術類型都各有優點和缺點，由於量子計算技術還處在非常早期的階段，判斷哪種技術更有前途還爲時過早。

在談到亞馬遜雲科技佈局量子計算的差異化時，Richard Moulds表示，“我們發佈Amazon Braket服務的初心就是讓客戶能夠以中立的態度去評估行業現狀以及未來的發展。Amazon Braket提供三種類型的量子計算機：D-Wave公司的量子計算機，這是首次客戶能夠在市場上拿到這個計算機去應用，IonQ的量子計算機以及Rigetti的量子計算機。我們不會特別推某一種量子計算技術，而是提供豐富的選擇，客戶可以自己體驗。”

其中，D-Wave和Rigetti是超導量子位技術的代表，谷歌、IBM、英特爾等公司也都在這一方向開發產品。IonQ則是離子阱量子位的代表，這一技術用捕獲的離子來充當糾纏的量子位，完成從初始準備到最終讀出的所有工作。

Oskar Painter表示，目前量子計算機最大的問題之一就是錯誤率非常之高。亞馬遜雲科技正在嘗試採取機器學習的訓練方法加速量子計算糾錯系統的優化。“機器學習和量子計算兩個學術領域之間是存在重疊關係的，我們希望把這兩個技術很好的結合在一起。”

“現階段，我們不認爲量子計算機能夠在哪個用例上提供比目前經典計算機更好的解決方案。”

Oskar Painter認爲，量子計算要解決實際應用的問題，需要突破兩個難點：第一，如何糾錯。第二，如何把量子計算的系統做大。這一觀點也是業界普遍認同的。此前，英特爾量子硬件總監詹姆斯克拉克也曾表示，“我們需要數千個甚至十萬個量子位來做一些有用的事情。”目前的最先進的量子計算機的規模剛剛達到60多個量子位，到數千還有很長的距離。

不過，科技巨頭規劃的時間表也很快。Rigetti預計今年年底實現80量子位系統。IBM計劃2023年率先推出1121量子位處理器。谷歌計劃在2029年前開發出100萬個物理量子比特處理器。

對於量子計算與經典計算的關係，Oskar Painter認爲，量子計算對經典計算不是取代，而是並行。量子計算會完成經典計算無法完成的任務。目前世界上最快的超級計算機，可實現每秒442petaflops（petaflop即每秒執行1千萬億次浮點運算）的性能。根據官方數據，中國科技大學的66量子位處理器在1.2 小時內完成了目前超級計算機需要8年才能完成的計算任務。

“我們認爲量子計算主要是解決那些規模巨大、相當複雜的問題，經典的就是優化類的問題，比如城市交通管理、網絡高交換路由、汽車的生產製造、銀行核心的金融交易等等。”此外，量子計算還可以去仿真模擬電子級、粒子級的物質世界，這樣級別的仿真模擬是目前的計算機無法做到的。

量子計算技術必將改變多個行業的競爭格局。“我們期待能夠推出生產級別的量子計算的解決方案，相信在這個十年，我們可以把量子計算機的規模做上來。” Oskar Painter強調。

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本文爲「智能進化論」原創作品，智能進化論專注雲計算和智能科技領域的深度評論。