量子时代正在加速到来。
2023年1月6日，北京亦庄，百度举办量子计算圆桌会，会议中，受邀人员可穿着防尘服进入实验室，近距离参观超导量子计算机“乾始”。
不同于以往的量子计算机，“乾始”是一台集中“应用、软件、硬件”三位于一体的高度集成的产业级超导量子计算机。这意味着“乾始”不再是一个“裸机”，而是可以“开箱即用”。
“乾始”的出现让量子算力走出实验室走向产业化，变得触手可及，也标志着中国在量子计算产业化上进入全球第一梯队。
作者 | 知布
编辑 | 方远
从想象到实体
走进百度量子实验室，机器运行的嗡嗡声马上钻进耳朵，紧接着一个银白色的竖桶映入眼帘。
这是百度量子计算机“乾始”的心脏，量子芯片的所在地。银白色的竖桶则是极低温测试平台的主体，它为量子芯片提供了接近绝对零度的极低温真空环境，最低温度小于零下273.14摄氏度。
“乾始”所使用的量子芯片是一块包含10个量子比特的超导量子芯片，在极度低温环境下，芯片的能力和效率会极大提升。
百度量子计算研究所所长段润尧曾经形容，就好比你越冷静就会越清醒，算得也就越快。
量子芯片、极低温测试平台和微波电子学设备组成了量子计算机的硬件平台。但仅有量子硬件远远不够。长久以来，量子计算的痛点之一就在于，量子硬件和量子服务两者割裂。通俗的讲，量子计算仅存在于实验室中，普通用户却无法真正使用。
为了让量子算力触手可及，百度量子推出了软件平台量易伏。作为全球首个云原生量子计算平台，量易伏提供了从量子应用到量子硬件的一站式量子计算服务，支持手机端、电脑端、云开发等多种使用模式。
用户不仅可以在自己的手机、电脑编写和提交量子算法或量子应用任务，也可以接入百度自有硬件和第三方硬件，获取量子计算能力。
软件平台量易伏和量子计算机硬件之间的桥梁是量脉。通过量脉，可以把量子逻辑门编译成硬件可以识别的微波脉冲信号指令。
在具体应用领域，百度量子则推出量子机器学习平台“量桨”，赋能量子计算在交通/制造、人工智能、化工/医药、金融科技等领域实现突破。
量子硬件、量子软件、量子应用三大模块，也就形成了全球首个全平台量子计算软硬一体化方案“量羲”。而“乾始”则是集量子应用、量子软件、量子硬件于一体的产业级超导量子计算机。
从硬件到软件再到应用，百度打通了全链路，也为今后的量子产业化道路，为用户和客户提供便捷的量子服务打下了基矗
量子时代到来
在学界和业界看来，如今我们进入了第二次量子革命时代。量子计算被认为是下一代计算技术的核心。
这里的必然性在于，由于芯片制造工艺的提升，芯片尺寸越来越小，相反，芯片上集成的晶体管数量却越来越多。
当芯片的尺寸小到一个极限的时候，自然进入到了量子世界，从而产生量子效应。“所以我们需要遵循量子规律去设计制造符合这样规律的量子芯片。”百度量子计算研究所高级研究员陈澄博士表示。
与此同时，在当下的信息化社会中，数字化经济高速发展，每天产生的数据量十分庞大，而经典计算机所能处理和计算的数量却有自身的天花板。
相比于传统计算机，量子计算的优势不可比拟。据陈澄博士介绍，“量子计算所带来算力的提升不是倍数的，它是呈指数级的一个提升，量子计算会对整个经典应用场景起到加速作用，甚至会对一些行业产生颠覆性的改变。”
未来，量子应用在信息安全领域，仅需1秒即可破译RSA公钥密码系统，而经典计算机则需要10万年以上。
根据《2022全球量子计算产业发展报告》显示，2021年，全球量子计算市场规模约为8亿美元，预计到2024年市场规模将增长到40亿美元左右。
CV前沿科技咨询总监朱迪格林预计，到 2030 年前后，全球量子计算市场规模将从容错量子计算时代开启时，呈现指数上升趋势，至千亿美元甚至更高。”
量子计算未来潜力巨大，国内外纷纷在量子计算上积极展开部署，群雄逐鹿。
国际上，2018年，欧盟投入10亿欧元实施量子旗舰计划。同期，美国通过《国家量子倡议法案》，旨在确保美国在量子信息及其应用方面的持续领导地位，提出《无尽前沿法案》，计划投资1000亿美元在量子计算等10个领域。
IBM、谷歌、亚马逊、微软、英特尔、霍尼韦尔等老牌玩家深耕量子计算，IonQ、Rigetti、PsiQuantum 等量子计算新贵已获得数亿美元的风险投资。
国内，中科院、中科大、清华大学等顶尖科研机构已有所突破，比如中国科技大学开发的66量子比特的“祖冲之号”实现量子计算优越性，计算复杂度比谷歌“悬铃木”提高了6个数量级。
2018年3月，百度量子计算研究所成立，并在接下来的几年陆续发布国内首个云上量子脉冲系统“量脉”，全球首个云量一体的量子机器学习平台“量桨”和全球首个云原生量子计算平台“量易伏”。
百度量子研究所所长段润尧在一次演讲中表示，目前百度已建成了以量脉、量桨、量易伏三大项目为主体的百度量子平台，旨在提供全面的量子基础设施即服务 QaaS（Quantum Infrastructure as a Service），追逐“人人皆可量子”的愿景。
由此看出，百度一开始的目标就很清晰，要充分发挥互联网公司的优势，先把软件平台搞好。百度量子计算不是解决某一个特定问题，而是带着产业化的思维去探索多样应用场景。
量子产业化道路
百度CTO王海峰曾说，量子计算产业化是发挥量子价值的重要方式。科技创新只有真正应用于产业，才有长久的生命力。
百度做到量子产业化离不开“天时”“地利”“人和”。
“天时”上，国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要强调要在量子信息等产业变革领域，实施未来产业孵化与加速计划，布局一批未来产业，加快布局量子计算、量子通信等前沿技术。
百度也顺应时机进行战略升级，专门制定了QIAN战略，在量子基础研究Quantum、基础设施建设Infrastructure、前瞻性量子应用Application和量子生态网络Network方面发力，进而催生了量子软硬一体化解决方案。
“地利”上，一方面，百度推出的量脉、量桨、量易伏，为超导量子计算机”乾始“的成功研制提供了业界领先的量子软件平台。另一方面，百度瞄准量子计算产业化的目标，将量子应用、量子平台、量子硬件进行了融合和高度集成。两者缺一不可，是软硬一体化方案成功实施的基石。
“人和”上，百度秉持开放可持续的量子生态建设理念，积极推进与业界科研院所的合作，为软硬一体化方案成功实施提供了动能。
但量子计算的真正产业化，仍面临来自科学、技术、工程上的多重困难和挑战，主要的痛点就是量子硬件与实际应用之间存在着巨大的鸿沟，需要打通量子技术全链条中的一系列应用、软件和硬件难题。
这就需要了解产业端的实际应用需求，从而推动综合性的技术进步。这一观点在近期召开的百度Create AI开发者大会也被强调，李彦宏称“创新不是闭门造车。创新，是你有机会进入市场，不断获得用户和客户的反馈，摸着“反馈”过河才能实现的。”
具体到量子计算领域，百度量子计算机区别于谷歌/IBM的量子计算技术路线，积极研发面向产业化的超导量子计算机。百度还提出QIAN的战略，推进中国量子产业化这条道路。
QIAN的“乾”战略，也在近期召开的百度Create AI开发者大会被提及，是百度Create大会上亮相的十大“黑科技”之一。
据陈澄博士介绍，Q代表量子基础问题的研究，主要关注量子算法，量子人工智能，量子架构，特别地，基于百度飞桨上开发了全球首个云量一体的量子机器学习平台量桨，成功实现了量子计算与人工智能的深度融合。。
I代表基础设施建设，也就是百度打造的从软件到硬件全链条的高度集成的百度量子平台。
A是百度想把量子技术真正赋能行业应用，聚焦关键量子应用的研发，比如人工智能、材料模拟、生物计算、金融科技等领域。
最后的N是量子网络，它和经典互联网类似，最终会实现全联通。基于此，百度希望去建设一种开放可持续的量子生态网络，与合作伙伴共享量子生态的资源。
中科院院士潘建伟曾表示，量子计算的发展有三个阶段，第一阶段的目标是实现量子计算优越性，第二阶段，是实现专用的量子模拟机，第三阶段，是构建可编程通用量子计算机。
由于技术上的难度，何时实现通用量子计算机尚未明确，学术界一般认为还需要15年至20年，甚至更长的时间。
就目前来看，百度发布乾始和量羲，做到了量子应用、量子软件、量子硬件核心技术全面自主自研，摸索出一条行之有效的产业化路径，是量子计算产业化的重大突破，标志着中国在量子计算产业化进入世界第一梯队。
“人人皆可量子”的远景可能还有很长的一段路要走，但曙光已经迎来，量子计算触手可及也在不远的将来。
