Baidu Duan Runyao: Vier Faktoren machen die Entstehung des Quantencomputings unausweichlich

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Ausgehend vom beliebten Thema „Quantenüberlegenheit“ ging der diesjährige Nobelpreis für Physik an den Bereich der Quanteninformationswissenschaft.

QuantencomputingDieser Fachbegriff ist derzeit bereits zu einem der meistdiskutierten Technologiethemen geworden.

Eine Reihe neuester technologischer Fortschritte haben auch eine neue Frage aufgeworfen:

Quantencomputing, Wie weit ist es von unserem Leben entfernt?

Tatsächlich zeigen Daten, dass bis etwa 2031 eine Marktgröße von fast 800 Milliarden in direktem Zusammenhang mit Quantencomputing stehen wird.

Das bedeutet, dass dieser Bereich vor einer großen Umsetzungsreise steht.

Wie machen wir also den ersten Schritt und bauen einen echten Quantencomputer?

Duan Runyao, Direktor des Baidu Institute of Quantum Computing, studierte bei Professor Ying Mingsheng. Er ist ordentlicher Professor an der University of Technology in Sydney, Gründungsdirektor des Quantum Software and Information Center und a Zukünftiger Fellow des Australian Asian Research Council.

Er ist seit 2001 in den Bereichen Quantencomputer und Quanteninformationstechnologie tätig und hat originelle Beiträge geleistet. Baidu, wo er arbeitet, hat die Führung bei der Bereitstellung eines vollständigen Satzes industrieller Lösungen für Quantencomputer übernommen, von der zugrunde liegenden Hardware bis hin zur oberen -Schicht-Anwendungen.

Auf der MEET 2023 Intelligent Future Conference teilte Duan Runyao einige Erfahrungen und Meinungen am Beispiel von Baidu mit. Er sagte:

Die letzten Jahre waren sehr entscheidend für den Beginn der Quantenintegration mit der Informatik Die Entstehung des Quantencomputings ist in vielerlei Hinsicht unvermeidlich.

Wenn wir die Vorteile des Mooreschen Gesetzes und der günstigen Rechenleistung weiterhin nutzen wollen, müssen wir über ein neues Rechenmodell nachdenken, nämlich Quantencomputing.

Wenn er einen echten Quantencomputer bauen möchte, ist seine Schlussfolgerung einfach:

Es ist eine Kombination aus einem intelligenten Gehirn, ausreichend Ressourcen und der besten vorhandenen Technologie.

Um Duan Runyaos Gedanken zu Lösungen für die Industrialisierung des Quantencomputingsvon Hardware bis hin zu Software und Anwendungen vollständig wiederzugeben, hat Qubits den Inhalt seiner Rede bearbeitet und organisiert, ohne die ursprüngliche Bedeutung zu ändern.

Über die MEET Intelligent Future Conference: Die MEET Conference ist der von Qubit veranstaltete Top-Business-Gipfel im Bereich der intelligenten Technologie, der sich der Erforschung der Implementierung und Branchenanwendung modernster Technologie widmet. In diesem Jahr berichteten und übertrugen Dutzende Mainstream-Medien und Live-Übertragungsplattformen live über die MEET2023-Konferenz, was mehr als 3 Millionen Branchennutzer zur Online-Teilnahme anzog, und die Gesamtpräsenz des gesamten Netzwerks überstieg 20 Millionen.

Vortragspunkte

• Um die Vorteile des Mooreschen Gesetzes und der günstigen Rechenleistung weiterhin nutzen zu können, müssen wir über ein neues Rechenmodell nachdenken, nämlich Quantencomputing.
• Wir sind bereits an einem sehr kritischen Punkt angelangt, an dem die Vorteile des Quantencomputings beginnen, das klassische Computing zu übertreffen. Wenn wir diesen Punkt durchbrechen, wird es in Zukunft viele Möglichkeiten geben.
• Bis etwa 2031 wird die Marktgröße fast 800 Milliarden betragen und in direktem Zusammenhang mit Quantencomputing stehen. Fast 70 % der Unternehmen wollen in diesem Bereich Vorkehrungen treffen.
• Quantencomputing und künstliche Intelligenz stehen in einer sich gegenseitig verstärkenden und verflochtenen Beziehung. Von der oberen Anwendung, dem gesamten Plattform-Framework in der Mitte, bis zur unteren Hardware-Ebene besteht eine Verbindung.
• Es wird insgesamt viel in Quantencomputer investiert, aber die Investitionen in spezifische Algorithmen und Software sind begrenzt. Dieser Aspekt muss gestärkt werden und hat ein kritisches Stadium erreicht.
• Wie baut man wirklich einen Quantencomputer? Mein Fazit ist eigentlich ganz einfach: Es handelt sich um einen klugen Kopf, gepaart mit ausreichend Ressourcen und der besten verfügbaren Technologie.

(Im Folgenden finden Sie den vollständigen Text der Rede von Regisseur Duan Runyao)

Warum ist die Entstehung des Quantencomputings unvermeidlich?

Heute habe ich dieses Symbol (Konferenzsymbol) gesehen und es hat mich an die Quantenverschränkung in der Quanteninformation erinnert.

Tatsächlich kann man sagen, dass das Quantencomputing, über das wir heute diskutieren, selbst die Verflechtung von Computing und Quanteninformation ist.

Einerseits hat die Informatik jeden Aspekt unserer Gesellschaft abgedeckt, vom Knotenzählen in der Antike über den Abakus und den Rechenschieber bis hin zu den heutigen Computern, Supercomputern usw.

Andererseits ist Quanten tatsächlich unser neues Verständnis der Welt.

Wir wissen, dass es in der Urzeit nur ein oberflächliches Verständnis der Welt durch Erfahrung gab. Erst später begannen die Newtonschen Mechanik und Maxwells elektromagnetische Theorie aufzutauchen. Im letzten Jahrhundert konnten wir schließlich entdecken, dass die Welt tatsächlich folgt die Gesetze der Quantenmechanik.

Die Quantenmechanik hat seit ihrer Entstehung in den 1920er Jahren tatsächlich einen enormen Einfluss auf unsere Welt gehabt. Dies ist die sogenannte Erste Quantenrevolution.

Einschließlich Dinge wie Laser, Transistoren, Kernspinresonanz und Atomenergie, mit denen wir heute vertraut sind, werden sie alle auf der Grundlage der direkten Nutzung der Quantenmechanik hergestellt, insbesondere des heute verwendeten Internets.

Diese erste Quantenrevolution hat im Grunde jeden Aspekt unserer gesamten Gesellschaft verändert.

Und jetzt ist unsere Ära tatsächlich in die Zweite Quantenrevolution oder in die Phase der neuen Quantenrevolution eingetreten.

Zu diesem Zeitpunkt geben wir uns nicht mehr damit zufrieden, quantenmechanische Vorhersagen für ein Stück Material als Ganzes zu treffen. Wir hoffen, ein bestimmtes System direkt steuern und ein solches System für die Verarbeitung verwenden zu können. Dabei machen einige Quanteneigenschaften wie die Quantenverschränkung wirklich einen Unterschied.

Die letzten Jahre dürften sehr entscheidend für die Integration von Quantencomputern in die Informatik sein, insbesondere für den bekannten Quantencomputer „Platanus“, der von Google entwickelt wurde, und den „Zuchong No.“ der Universität Wissenschaft und Technologie in China haben bewiesen, dass die Kombination von Quanten- und Computertechnologie bei bestimmten Problemen echte Superkräfte demonstrieren kann.

Nach der echten Kombination von Quanten- und Computing werden neue Disziplinen entstehen. Wir glauben auch, dass diese Sache uns eine ganz neue Welt bringen wird, weil sie exponentielle Verbesserungen der Rechenleistung bewirken kann.

Nach so viel Reden haben Sie vielleicht den allgemeinen Eindruck, dass die Kombination von Quanten- und Computertechnologie sehr wichtig ist, aber wie wichtig ist sie?

Tatsächlich ist die Entstehung des Quantencomputings von entscheidender Bedeutung.

Einerseits tritt die Größe unseres Chips in die Größenordnung der Quantenmechanik ein, beispielsweise in die Größenordnung der Quantenmechanik Sie können sich nicht nur auf traditionelle Methoden verlassen.

Wenn wir die Vorteile des Mooreschen Gesetzes und der günstigen Rechenleistung weiterhin nutzen wollen, müssen wir ein neues Rechenmodell in Betracht ziehen, nämlich das Quantencomputing.

Das hängt natürlich auch mit dem Energieverbrauch zusammen. Weil jeder weiß, dass Computer viel Energie verbrauchen, aber wenn Quantencomputer verwendet werden, handelt es sich um einen reversiblen Computermodus, und der Endenergieverbrauch kann sehr gering sein.

Andererseits ist unser Datenvolumen bereits sehr groß. Wie bereits in den Berichten erwähnt, erfordern verschiedene große Modelle viele Berechnungen.

Tatsächlich müssen wir, wenn wir ein Quantensystem simulieren möchten, sogar ein sehr kleines System wie 300 Qubits (Qubits sind die Quantengegenstücke zu klassischen Bits), den Zustand eines solchen Systems ausdrücken Der benötigte Speicherplatz übersteigt bereits die Anzahl der in unserem gesamten Universum sichtbaren Atome.

Darüber hinaus hat Quanten viele positive Auswirkungen. Beispielsweise gibt es viele Algorithmen, deren Vorteile wir theoretisch nachweisen können, insbesondere ihre exponentiellen Vorteile bei einigen spezifischen Problemen.

Außerdem nutzen wir das Internet täglich, um verschiedene Transaktionen durchzuführen oder verschiedene Informationen zu übermitteln. Dabei ist die Sicherheit von Informationen sehr wichtig.

Aber leider können Quantencomputer tatsächlich das finanzielle RSA-System zerstören.

Wenn wir beispielsweise die Primzahlenzerlegung einer 1000-stelligen großen Zahl durchführen, kann dies mit einem herkömmlichen Computer, der länger als die Länge des Universums ist, lange dauern. Aber wenn ein mittelgroßer Quantencomputer gebaut werden könnte, würde die Lösung dieses Problems wahrscheinlich nur ein paar Sekunden oder sogar ein paar Sekunden dauern.

Bis 2031 wird der Quantencomputing-Markt 800 Milliarden erreichen

Tatsächlich befinden wir uns heute bereits an einem sehr kritischen Punkt, das heißt, die Vorteile des Quantencomputings beginnen, das klassische Computing zu übertreffen. Wenn wir diesen Punkt durchbrechen, wird es in Zukunft viele Möglichkeiten geben.

Gerade wegen dieser Möglichkeit wird die Quantentechnologie von der aktuellen Industrie seit jeher hoch geschätzt.

Wie Sie sehen können, werden im „14. Fünfjahresplan“ und den langfristigen Zielen für 2035 insbesondere „Quanteninformation, integrierte Schaltkreise und künstliche Intelligenz“ als eine der Troikas der vorrangigen Entwicklung angesehen. Große Länder wie Europa und die Vereinigten Staaten haben ebenfalls stark in diesen Aspekt investiert.

Jeder in der Branche hat erkannt, dass dies wahrscheinlich zu einer neuen Informationsrevolution führen wird. Große in- und ausländische Unternehmen haben bereits Pläne in diesem Bereich gemacht, darunter auch

Baidu

, das 2018 ebenfalls damit begann, in dieses Feld einzusteigen. Darüber hinaus gibt es viele sehr gute Start-ups, die auch etwas forschen.

Nach der Integration verschiedener Daten haben wir herausgefunden:

Bis etwa 2031 wird die Marktgröße von fast 800 Milliarden in direktem Zusammenhang mit Quantencomputing stehen . Das ist also eine sehr aufregende Sache. In welchen spezifischen Bereichen kann es also eingesetzt werden?

Wir wissen, dass sich das gesamte Quantencomputing von der Hardware über die Software bis hin zu den Algorithmen verändern wird, daher kann man grundsätzlich sagen, dass viele wichtige Bereiche damit zusammenhängen.

Besonders die Richtungen, die ich hier kurz aufgeführt habe, wie z. B. die chemische Industrie und die Medizin, insbesondere Fragen der Arzneimittelforschung und -entwicklung, oder einige Optimierungsfragen in der Finanztechnologie oder die Einbeziehung chemischer Simulationsfragen in neuen Energiebatterien und Informationssicherheit … Diese Aspekte können eng mit Quantencomputing verknüpft sein.

Darüber hinaus stehen Quantencomputing und künstliche Intelligenz in einer sich gegenseitig verstärkenden und verflochtenen Beziehung. Nicht nur die oben genannten Anwendungen, sondern auch das gesamte Plattform-Framework in der Mitte und die zugrunde liegende Hardwareebene können entstehen Wechselwirkungen, das ist der Einfluss von Quanten auf unsere künstliche Intelligenz.

Andererseits kann Quantentechnologie auch von einigen unserer bestehenden, sehr fortschrittlichen Technologien der künstlichen Intelligenz profitieren. Insbesondere kann Deep Learning uns dabei helfen, viele Eigenschaften von Quantensystemen zu untersuchen, einschließlich Quantenalgorithmen, Quantenprotokollen usw.

Zum Beispiel hat Baidu im Jahr 2020 eine Plattform für Quantenmaschinelles Lernen namens Paddle entwickelt.

Die Industrialisierung des Quantencomputings muss drei Probleme lösen

Wir haben derzeit so viele Möglichkeiten, auf die wir uns verlassen können, und wir wissen auch, dass Quantentechnologie bald Einzug in unser wirkliches Leben hält, aber wie viele Studenten gibt es hier oder online ? Haben Sie schon einmal einen Quantencomputer benutzt?

Ich glaube, die Personenzahl ist immer noch sehr begrenzt.

Oft sehen wir vielleicht nur einige entsprechende Berichte aus den Nachrichten oder Zeitungen, aber wenn wir es wirklich industrialisieren wollen, müssen wir Quantencomputer aus dem Labor in unser tatsächliches Leben bringen.

Aber was ist das Problem im Labor? Die Plattform ist einzeln und instabil ... Es gibt viele Probleme, die die Ausgabe von Quantenrechenleistung erschweren.

Was müssen wir auf dem Weg zur Industrialisierung lösen? Von der Hardware über die Software bis hin zu den Anwendungen müssen eine Reihe von Problemen gelöst werden.

Bei der Hardware müssen wir zum Beispiel das Problem der Stabilität lösen, also ob Ihr Ding kontinuierlich Quantenrechenleistung ausgeben kann. Wenn es heute eingeschaltet und morgen wieder ausgeschaltet wird, wird das nicht funktionieren.

Zweitens müssen Sie auch eine Plattform bereitstellen, eine Plattform für Hardware. Darüber hinaus müssen Sie sicherstellen, dass dieser Chip über eine automatisierte Designmethode verfügt, die Ihnen kontinuierlich neue Generationen liefern kann.

Auf der Softwareebene ist ein besonders wichtiger Punkt, ob wir eine gute Softwareplattform haben können, die unseren Programmierern den Übergang von der klassischen Programmierung zur Quantenprogrammierung ermöglicht. Darüber hinaus erfahren Sie, wie Sie Softwareschnittstellen erstellen, Fehlerkorrekturen vornehmen usw.

Auf Anwendungsebene ist eine gute Algorithmenbibliothek erforderlich, was ein Szenario mit echten Vorteilen darstellt.

Kurz gesagt, das Industrialisierungsszenario stellt mehrdimensionale Herausforderungen in der wissenschaftlichen Forschung, Technologie und im Ingenieurwesen dar.

Baidu schlug die QIAN-Strategie vor. Q ist Quantenalgorithmus, Quanten-KI und Quantenarchitektur. Ich bin die Software- und Hardware-Infrastruktur. Darüber hinaus müssen einige Szenarien mit erheblichem Anwendungswert wirklich identifiziert werden. A bezieht sich auf einige wichtige tatsächliche Anwendungen. Schließlich gibt es natürlich noch das Netzwerk, N bezieht sich auf das Quanteninternet. Darüber hinaus müssen wir auch ein ökologisches Netzwerk aufbauen.

Sie können drei Interpretationen von „QIAN“ erkennen: Einerseits entspricht es dem allgemeinen Trend der technologischen Entwicklung, der das „Qian“ von „Qiankun“ ist; „Vorwärts“ von „zukunftsorientiert“, wirklich auf die Zukunft ausgerichtet, ist das „Geld“ von „Geld“, das quantenökologische Ressourcen wirklich sinnvoll nutzen kann.

Nach mehr als 4 Jahren Entwicklungszeit wurde das gesamte Baidu Quantum von den oben genannten Anwendungen bis zur zugrunde liegenden Hardware vollständig integriert. Es gibt nicht nur Software, sondern auch Hardware sowie einfache Tutorials, Quanten-Betriebssystemplattformen, Werkzeugsätze usw. warten.

Unter der Führung einer solchen Plattform sind wir endlich entschlossen, diese ganze Reihe von Dingen zu vereinheitlichen. Wir hoffen daher, Software, Hardware und Anwendungen wirklich zu integrieren und für jedermann sichtbar zu machen und so die Integration von Software und Hardware wirklich zu realisieren Alles in allem liegt die Quantenrechenleistung wirklich in den Händen jedes Benutzers.

Wir haben auf der ersten Quantenentwicklerkonferenz im August dieses Jahres einen hochintegrierten Quantencomputer in Industriequalität namens „Qianshi“ vorgestellt.

Warum soll es sich um einen Quantencomputer in Industriequalität handeln? Tatsächlich ist es so, dass es Dienste kontinuierlich und stabil bereitstellen kann. Obwohl die aktuellen Chipkapazitäten noch relativ begrenzt sind, konnten wir den Benutzern kontinuierlich und stabil Dienste bereitstellen.

Solange jeder an Quanteninformationen interessiert ist, kann er sein Mobiltelefon öffnen und die Quantity YifuAPP herunterladen, und Sie können schnell einige der grundlegendsten Quantenkenntnisse erlernen.

Wir haben 5 interessante Anwendungen bereitgestellt, von Quantenüberlagerung über Quantenverschränkung bis hin zur Quantensuche, und es gibt auch eine Reihe von Quanten-Neuronalen Netzen, die jeder nutzen kann. Wir glauben, dass Quantencomputer durch solche Bemühungen in greifbare Nähe gerückt werden.

Unternehmen wie Baidu haben also begonnen, an der Industrialisierung von Quanten zu arbeiten, aber auch mehr Unternehmen selbst hoffen möglicherweise, Quantendinge wirklich in ihre eigenen Unternehmensdienstleistungen einzuführen. Was sollten wir dagegen tun? Mit anderen Worten: Wie können wir anderen Branchen helfen, die industrielle Quantisierung zu erreichen?

Ich habe diese Daten gerade erwähnt. Fast 70 % der Unternehmen haben diese Nachfrage. Zu diesem Zeitpunkt wird jeder feststellen, dass es eine große Lücke gibt, die geschlossen werden muss.

Im August dieses Jahres haben wir die weltweit erste integrierte Quantensoftware- und -hardwarelösung namens Liangxi herausgebracht, mit der sich das Quantenlayout des Unternehmens sehr bequem realisieren lässt.

Diese Plattform hat jetzt große Vorteile. Erstens ist sie eine vollständige Plattform. Sie kann an alle Arten von Hardware angepasst werden, unabhängig von Mobiltelefonen oder PCs.

Zweitens verfügt es tatsächlich über einen vollständigen Satz an Software- und Hardwaretechnologien.

Andererseits kann es Unternehmen auch wirklich praktische Dienste bieten, wie etwa privatisierte, maßgeschneiderte Cloud-Dienste, die ihnen bei der Gesamtbereitstellung und Upgrades aus einer Hand helfen können.

Konkret gibt es drei Schritte. Erstens kann dieses Unternehmen zu uns kommen und mit uns besprechen, welche Auswirkungen Quantencomputing auf Ihre Branche und Ihr Unternehmen haben wird, und zweitens können wir eine Strategie formulieren, die sich als Trend bestätigt hat, sodass wir darüber nachdenken können Identifizieren Sie einige Kernprobleme im Unternehmen und nutzen Sie unsere Quantenmethoden, um Lösungen für Sie zu entwickeln. Der dritte Schritt ist die konkrete Umsetzung.

Wir hoffen, dass wir durch Technologien wie die von uns entwickelte Baidu-Quantum-Plattform, einschließlich der eigentlichen Quantenprodukte von Qianshi, irgendwann Lösungen wie Quantum Xi herausbringen können, die uns in Tausenden von Branchen helfen können.

„Intelligentes Gehirn + ausreichend Ressourcen + die beste existierende Technologie = ein Quantencomputer“

Am Ende dieses Berichts möchte ich noch einen Ausblick geben.

Tatsächlich denke ich seit mehr als 20 Jahren über eine Frage nach: Wie können wir wirklich einen Quantencomputer bauen?

Meine Schlussfolgerung ist eigentlich ganz einfach: Ein intelligentes Gehirn, gepaart mit ausreichend Ressourcen und der besten vorhandenen Technologie, kann einen Quantencomputer herstellen.

In diesem Sinne gibt es weltweit viele verschiedene Kombinationen, die eine solche Maschine herstellen können, und der Prozess ist gleichwertig.

Was sind die aktuellen Probleme bei Quantencomputern?

Erstens sind Talente sehr knapp. Wenn Sie Quantencomputing studieren, warten auf dem Markt mehrere Angebote auf Sie.

Die zweite Sache sind die Mittel. Die Gesamtinvestitionen in Quantencomputing sind enorm, die Investitionen in spezifische Algorithmen und Software sind jedoch begrenzt, und dieser Aspekt muss gestärkt werden.

Tatsächlich kann viel Kapital über Quantencomputing nachdenken, da es vorher vielleicht noch etwas früh war, aber jetzt ein kritisches Stadium erreicht hat.

Darüber hinaus hoffen wir tatsächlich, durch unsere Baidu Quantum Platform ein offenes und nachhaltiges Quantencomputing-Ökosystem aufzubauen.

Auf diese Weise bieten wir nicht nur Dienstleistungen für unsere Entwickler und Benutzer an, sondern hoffen auch, kooperative Beziehungen mit der Wissenschaft, unseren Senior-Experten (einschließlich unseres Artur-Ekert-Beraters) und Quantenexperten aufzubauen.

Darüber hinaus brauchen wir auch die Zusammenarbeit mit dem Hardware-Team, da wir uns hauptsächlich auf Software konzentrieren. Obwohl wir auch über eigene Hardware verfügen, hoffen wir auf eine intensivere Zusammenarbeit mit dem Hardware-Team, um Quantenchips besser zu machen.

Ein weiterer Aspekt ist natürlich, dass die Zusammenarbeit mit Universitäten immer die Quelle unserer Innovation ist.

Nochmals vielen Dank fürs Zuhören, danke!

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