全聯(lián)接大會最后一天（12日），華為公布了在量子計算領(lǐng)域的最新進展：量子計算模擬器HiQ云服務(wù)平臺問世，平臺包括HiQ量子計算模擬器與基于模擬器開發(fā)的HiQ量子編程框架兩個部分，這是這家公司在量子計算基礎(chǔ)研究層面邁出的第一步。

量子計算模擬器HiQ云服務(wù)平臺是華為數(shù)據(jù)中心技術(shù)實驗室的作品，華為量子計算軟件與算法首席科學(xué)家翁文康詳細介紹了這個平臺的參數(shù)。

華為量子計算軟件與算法首席科學(xué)家翁文康

翁文康是量子計算領(lǐng)域知名專家，曾任南方科技大學(xué)量子計算研究所副所長，于上月正式加入2012實驗室。加入華為后，翁文康帶領(lǐng)團隊專注量子計算基礎(chǔ)研究，重點在量子算法、量子人工智能、量子模擬等領(lǐng)域進行創(chuàng)新和突破。

HiQ量子計算模擬器服務(wù)：模擬42量子比特電路 。華為已經(jīng)注意到量子計算的巨大潛力，并且量子計算的研究進入了工程化階段。

翁文康在華為全聯(lián)接大會上發(fā)布的量子計算模擬器HiQ云服務(wù)平臺，可用于量子電路的仿真和調(diào)測、量子算法的研究和創(chuàng)新、應(yīng)用軟件的開發(fā)和驗證等。該平臺將來還會綜合最新的量子技術(shù)，集成和利用相關(guān)ICT技術(shù)。

平臺的主要組成部分HiQ量子計算模擬器和HiQ編程框架主要結(jié)構(gòu)如下。

首先是HiQ量子計算模擬器。華為HiQ量子計算模擬器是基于華為云強大的計算基礎(chǔ)設(shè)施，采用分布式架構(gòu)、算法優(yōu)化創(chuàng)新，克服了全振幅模擬器對內(nèi)存容量和網(wǎng)絡(luò)寬帶時延的挑戰(zhàn)。

模擬器又包含了三個重要組成部分：

分布式全振幅量子線路模擬器：云上最大可提供42量子比特模擬服務(wù)；

分布式單振幅量子線路模擬器：云上最大可提供169量子比特模擬服務(wù)；

首個量子糾錯電路模擬器云服務(wù)：可模擬數(shù)十萬級量子比特電路，性能優(yōu)于同類開源模擬器CHP的5-15倍。

全振幅量子線路模擬器與單振幅量子線路模擬器的主要區(qū)別在于，全振幅一次模擬計算就能算出量子態(tài)的所有振幅，單振幅一次模擬計算只能計算出2的N次方振幅中的一個，因此前者的實現(xiàn)難度更大，基本上都通過超算實現(xiàn)，下表是內(nèi)存開銷和網(wǎng)絡(luò)開銷隨著量子比特數(shù)呈指數(shù)增長的示意圖：

一般而言，全振幅模擬器模擬50個量子比特的話，需要的16PB的內(nèi)存，這樣的開銷是普通云服務(wù)不能承受的。于是華為HiQ全振幅量子線路模擬器做了4點創(chuàng)新：

1、高性能分布式內(nèi)存計算框架；

2、最優(yōu)化量子門調(diào)度和融合算法；

3、優(yōu)化量子門操作算法；

4、華為云計算軟硬件優(yōu)化。

以上四點實現(xiàn)了云上最大的42量子比特全振幅線路模擬云服務(wù)。學(xué)術(shù)界目前全振幅模擬器最大可模擬到49量子比特，是基于世界最大的超算的模擬結(jié)果，但是沒有對外提供云服務(wù)。而對于單振幅量子線路模擬器，業(yè)界已經(jīng)有相關(guān)的研究成果，包括阿里巴巴量子實驗室施堯耘團隊在今年上半年研制出的量子電路模擬器“太章”。

“ 太章”成功模擬了81（9x9）比特40層的作為基準的谷歌隨機量子電路，并且還模擬成功了144比特27層（12x12x27）的隨機量子電路。華為的分布式單振幅量子線路模擬器，在云上最大可提供169量子比特模擬服務(wù)（20層）。

單振幅量子線路模擬器

最后是華為的量子糾錯電路模擬器。糾錯電路是量子糾錯算法對應(yīng)的電路，對未來的通用容錯量子計算機非常關(guān)鍵，其模擬器可以做更多有針對性的優(yōu)化，可用于糾錯碼編解碼器的設(shè)計。華為量子計算模擬器首次集成糾錯量子電路模擬，可以實現(xiàn)數(shù)十萬量級量子比特的糾錯電路模擬，性能是同類模擬器的5-15倍。

此外，翁文康還發(fā)布了華為昆侖量子計算模擬一體機原型，包括昆侖服務(wù)器、HiQ模擬器和編程框架三部分。

不過，一體機原型的能力相對HiQ云服務(wù)還是遜色了一些，新智元做了張對比圖：

HiQ量子編程框架支持10余算法，兼容ProjectQ。華為量子計算模擬器HiQ云服務(wù)平臺的另一個重要部分是基于模擬器開發(fā)的編程框架—HiQ量子編程框架。

該編程框架新增兩個圖形用戶界面量子電路編排GUI（Graphical User Interface）與混合編排BlockUI（Block User Interface），使經(jīng)典-量子混合編程更加簡單和直觀。

同時，HiQ量子編程框架還兼容開源框架ProjectQ，允許用戶在Python中實現(xiàn)量子程序。在算法層面，HiQ量子算法庫已經(jīng)有10多種重要基礎(chǔ)算法，后期還會進一步豐富。

此外，HiQ云服務(wù)平臺已經(jīng)在和全球10多家機構(gòu)、高校等團體合作，未來將通過量子云服務(wù)和開源項目使能量子算法、軟件、硬件設(shè)計優(yōu)化、應(yīng)用研究和開發(fā)。

華為量子計算終極目標：做量子計算機。華為做量子計算的消息傳聞已久，目前能查到的最早報道出現(xiàn)在2012年，當(dāng)時有報道稱華為成立量子技術(shù)基礎(chǔ)研究實驗室，專門從事量子計算和量子通信技術(shù)的基礎(chǔ)研究。

2015年初，華為的一則招聘啟事被曝光，當(dāng)年計劃在主要高校計算機專業(yè)招聘量子專業(yè)博士，啟動量子技術(shù)與未來ICT產(chǎn)業(yè)的契合點研究。

“2012”這個數(shù)字正好和華為的內(nèi)部象牙塔2012實驗室碰巧重合（2012實驗室成立于2011年）。

2012實驗室是華為的純研發(fā)部門，主要面向未來的研究創(chuàng)新和對業(yè)務(wù)線產(chǎn)品的開發(fā)投資，分為中央研究院、中央軟件院、海思半導(dǎo)體等二級部門，翁文康所在的數(shù)據(jù)中心技術(shù)實驗室就隸屬于2012實驗室的中央研究院。

歐盟委員會發(fā)布的“2017全球企業(yè)研發(fā)投入排行”中，華為去年的研發(fā)投入高達104億歐元，居中國第一、全球第六，超越蘋果。而在研發(fā)投入中，量子計算基礎(chǔ)研究是重要的一項內(nèi)容。翁文康在接受專訪時表示，華為做量子計算會瞄準通用量子計算機，以此帶動量子科技的進步，終極目標是把量子計算機做出來，但是對于通用量子計算機目前還沒有時間表，而對在不長時間內(nèi)研發(fā)出專用的量子計算機則很有信心。