中國領(lǐng)先的搜索引擎和AI巨頭百度最近宣布了量子機器學習開發(fā)工具包Paddle Quantum。自2018年成立其量子計算研究所以來，這是百度將量子計算與AI結(jié)合采取的一系列步驟中的最新步驟。

“量子計算已成為最活躍的研究領(lǐng)域之一，”百度研究院量子計算研究所所長段潤堯博士說。人們開始非常重視量子計算，并對其潛力深信不疑。特別是，已經(jīng)開發(fā)出各種技術(shù)來構(gòu)建量子計算機所需的所有元素，并且這些技術(shù)正在粘合在一起?！彼a充說。

在加入百度之前，段先生曾是悉尼科技大學量子軟件和信息中心的教授兼創(chuàng)始主任。他在北京清華大學獲得了量子計算博士學位，并獲得了2006年中國計算機聯(lián)邦（CCF）杰出博士學位論文獎。

最初對AI感興趣，“今天我很早就決定涉足量子計算，這讓我感到非常幸運，” Duan說。他談到了量子計算的三個要素-研究，軟件和硬件-最近取得了重大進展：

新的量子算法和協(xié)議的發(fā)現(xiàn)，從理論上證明了量子計算相對于傳統(tǒng)計算模型的壓倒優(yōu)勢，例如量子機器學習和量子仿真中的超高效算法;

基于百度深度學習平臺PaddlePaddle的新軟件工具或編程環(huán)境的出現(xiàn)，例如Quantum Paddle;

作為大型量子計算芯片的基本構(gòu)件，一比特和兩比特門的質(zhì)量得到了顯著提高。在由谷歌公布量子霸權(quán)在去年年底，段說，“有顯著加強了我們在建設(shè)大尺寸和完全可編程量子芯片的信心。”

Duan將量子計算的當前狀態(tài)與合子進行了比較：“它將最終交付，但我們?nèi)晕磳崿F(xiàn)一個邏輯量子位。一旦人們找到了解決這一難題的工程技術(shù)，我認為量子計算將成倍增長。”

那么五年后會是什么樣？Duan說：“由于該領(lǐng)域發(fā)展如此迅速，因此幾乎不可能預測五年內(nèi)量子計算將是什么樣子?！?“我們可以肯定地說的是，相信量子計算的人的比例將會增加，而量子計算將成為學生攻讀博士學位的最佳選擇之一?！?/p>

Duan還預測說：“物理量子比特的數(shù)量和質(zhì)量都將顯著增加，并且許多特定用途的NISQ（噪聲中級量子）設(shè)備將在某些實際應(yīng)用中可用。” 他還期望AI與量子計算之間有更緊密的互動：“使用深度學習和云計算等AI技術(shù)來開發(fā)量子世界將非常實用?！?/p>

Duan指出，量子計算是一個跨學科領(lǐng)域，起源于量子力學和計算理論，但并非這兩個領(lǐng)域的簡單融合。這是一個新的研究領(lǐng)域，需要開發(fā)新的技能和全新的方法，并且需要多年的努力來培訓研究人員。結(jié)果，“我們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是市場人才匱乏，” Duan說?！斑@樣做的原因是，量子力學和計算理論很少在高中教授，而在許多大學中是可選的。解決這一問題的一種可能方法是在高中建立一些有關(guān)量子計算的入門課程?！?Duan補充說，讓感興趣的學生熟悉量子計算的另一種方法是易于使用的量子編程工具包。

段認為，量子計算的廣泛部署還面臨另外兩個挑戰(zhàn)。他觀察到：“似乎量子計算中的大多數(shù)資源都已用于量子硬件。” 量子計算的軟件領(lǐng)域（量子算法，量子AI應(yīng)用程序和量子體系結(jié)構(gòu)）受到的關(guān)注很少。段說：“這根本是不對的?！?“合適的軟件工具可以大大加快量子硬件設(shè)計的速度，我希望看到更多對量子軟件的投資。” Duan提到的廣泛部署的另一個挑戰(zhàn)是，在我們看到商業(yè)上可行的量子計算機之前，需要解決許多困難的工程和技術(shù)問題。

Duan相信，當實用的，可用于商業(yè)用途的量子計算機問世時，化學模擬將是它們的第一個關(guān)鍵應(yīng)用。Duan表示：“使用當前的量子設(shè)備，我們可以確定小分子的性質(zhì)，并且非常有希望看到我們已經(jīng)接近中等大小分子的性質(zhì)。在藥物發(fā)現(xiàn)和材料設(shè)計等應(yīng)用中，這樣做的后果將是巨大的?！?/p>

另一個最初的關(guān)鍵應(yīng)用將是機器學習，尤其是相對較小的數(shù)據(jù)集。段還認為，成功地將量子計算機用于關(guān)鍵應(yīng)用“將大大提高我們對量子力學的理解，從某種意義上說可以大大促進物理教育。” 他認為，未來將有一個廣泛的“理解量子力學的基本原理及其在信息處理中的典型應(yīng)用，就像我們?yōu)榕ｎD力學和當前信息技術(shù)所取得的成就一樣。”

鑒于量子計算的潛在影響，“大型企業(yè)不能簡單地等到量子計算機問世”?！盀闀r已晚，因為他們需要開發(fā)自己的專用應(yīng)用程序和軟件界面，而所有這些都需要高技能的［勞動力］?！?/p>

段對技術(shù)和業(yè)務(wù)主管的建議是“立即采取行動”。首先，他們需要研究和理解量子計算的基礎(chǔ)知識。然后，他們應(yīng)該探索量子計算對其核心業(yè)務(wù)的潛在影響。最后，他們應(yīng)該投資建立“一個小的量子計算小組，作為其技術(shù)團隊的一部分，專門致力于使企業(yè)具備量子就緒能力。這個小組的關(guān)鍵任務(wù)不是開發(fā)基本的量子技術(shù)，而是與其他知名的領(lǐng)先量子計算公司合作，并通過設(shè)計合適的接口來獲得其量子能力。” Duan說。

根據(jù)百度的網(wǎng)站，“百度這個名字的靈感來自八百多年前中國宋代的詩。百度的字面意思是“數(shù)百次”，代表著對理想的不懈追求?！?從開發(fā)中文搜索引擎到創(chuàng)建全球最大的中文自然語言處理（NLP）數(shù)據(jù)庫，百度一直致力于幫助量子AI開發(fā)人員。