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量子计算跳出实验室|精英创业者
2022-06-23 11:40:00

假设你现在正准备去相亲,走进了一家坐满人的咖啡厅。你拿着 Ta 的照片,一个个地审视着每一个人,看谁对得上号,结果找了半个小时也没找到和照片相似的那个人。这时候,相亲对象给你打来了电话,告诉你 Ta 正坐在靠窗的角落里,你的目光顺着 ta 的指引,一下子就找到了 Ta。

验证一个问题的答案是否正确,通常比解出这个问题要简单些。如果把传统计算机的运算过程比作 “对着照片找人”,那么拥有量子并行计算能力的量子计算机则能让问题的答案 “蓦然回首,那人竟在灯火阑珊处”。

如今,随着各个行业数据信息体量不断增加,提高算力的同时又降低能耗是亟待解决的关键问题。量子计算正在首次尝试跳出实验室进入现实应用的世界,为这些问题的解决提供了颠覆性思路。

▲图:芯片与硬币对比

在国内,量子计算产业链已经初具雏形。其中,上海图灵智算量子科技有限公司作为我国第一家瞄准光量子计算路径的初创公司,仅成立一周年,就已初步实现了在人工智能、生物医药、金融科技等多领域的应用落地。

“虽然通用量子计算机还在路上,但是在这个过程中我们已经取得了一些阶段性的成果。” 图灵量子创始人金贤敏补充说,如今,图灵量子商业合作版图中再上新台阶,随着与亚马逊云科技 “牵手成功”,将有望通过其服务,更高效地解决特定领域的问题。

01、痴迷量子产业十年,一朝厚积薄发

金贤敏从中国科学技术大学博士毕业后,曾赴英国牛津大学继续科研工作,他发现欧美早已看好量子技术的产业应用前景。“2014 年左右就开始产业化萌芽了”, 他表示,“尽管,在很多人的眼中,量子计算还是长达十年二十年之久的梦想。”

据悉,早在 2014 年 12 月,英国就投资了 1.2 亿英镑开展量子技术中心网络项目研究。该网络由 4 个 “量子技术枢纽” 组成,分别由伯明翰大学、格拉斯哥大学、牛津大学和约克大学领衔。

金贤敏在牛津工作的时候,有风险投资机构意向投资其在量子领域的创业方向。“但我还是决定回国创业,为国家做出贡献。” 金贤敏说,“我对量子产业的痴迷从 2010 年就开始了,这是我的梦想。”

▲图灵量子团队

看准了这个方向,金贤敏于 2014 年辞去牛津大学的职位,全职来到上海交通大学工作至今,“在量子领域,不管是从科研成果还是从产业环境来看,国内都已经到了弯道超车的阶段。”

回国后,金贤敏带领五十多人的青年科研团队,长期聚焦光子芯片,将量子信息和光子信息芯片化与集成化。在金贤敏多年长期的思考和上海交通大学提供的 “天花板级的配置” 下,团队很快就取得了阶段性的成功。2018 年,他带领的团队制备出世界最大规模的三维集成光子芯片,这是中国首个光量子计算芯片。

“作为科学家,决定创业其实是一件 ‘不务正业’ 的事,所以我们一边从客户的角度去考虑怎么解决产业痛点,一边也不敢在学术上掉以轻心。” 金贤敏称,原本给团队定的目标是一年出一个尖端科研成果,但是随着对产业的深入理解,反而加速推动了科研进展的节奏。“现在我们每年都能出很多个顶尖科研成果,论文发表的数量也远超预期。”

2020 年,金贤敏团队又研制出一种基于非冯诺依曼计算架构下的结合集成芯片、光子概念的光子计算机。团队另辟蹊径,不依赖脆弱的量子特性,而是更多借助光子本身的优势,展示出光子计算机在求解特定计算问题上超越经典计算机的 “光子优势”。

万事俱备,只待应用。2021 年开年,图灵量子诞生了。

02、图灵量子 “初试水”

正如开头所述,与传统计算机使用 0 或者 1 的比特来处理或存储信息有所不同,量子计算以量子比特作为信息编码和存储的基本单元。一个量子比特可以同时处于 0 和 1 两种状态的叠加,即可以同时表示 0 和 1 两种信息。这就让量子计算具备了极大超越经典计算机运算能力的潜力。

因此,量子计算最适合的应用场景,就是从许多其他可能的解决方案中找到 “最佳” 解决方案。

医药领域正是如此。

比如,凭借其极高的并行计算处理能力,量子计算机将能够通过量子模拟同时研究多个分子、蛋白质和化学物质,从而使科学家们能比现在更快、更高效地开发新药。

▲图:实验中的金贤敏

图灵量子也率先看到了医药领域的前景。将量子计算和人工智能技术相结合,图灵量子于 2022 年 3 月推出了一系列量子 AI 应用模块,其中包括基因组学 QuOmics、药物分子结构设计 QuChem、药物虚拟筛选 QuDocking、化学分子逆合成 QuSynthesis 等四大模块,分别实现了基因序列预测、药物分子生成、互作结合能预测、分子逆合成等功能。

“这就意味着,利用量子计算机的超强算力,我们可以准确评估分子、蛋白质和化学物质之间的相互作用,检查药物是否会改善或治愈某些疾病。” 金贤敏说,目前图灵量子已经和上海一家三级甲等医院开展合作,双方试图利用医院积累的大量脑电波数据,监测神经性疾病发生前异常的脑电波数据,从而对疾病的发生做出预警。

随着在产业落地方面不断取得进展,2021 年,图灵量子作为唯一一家量子计算领域创新企业入围创业邦 100 未来独角兽。此后,又以唯一一个 2021 年成立的、最年轻的 “极具创新力” 量子科技类企业,入选投资家网 TOP100 价值企业。

03、商业合作再上台阶,牵手亚马逊云科技

未来,在通往量子计算产业化落地的道路上,图灵量子并不是 “一个人”,它不仅受到了各级领导的关心和扶持,还得到了众多投资机构以及上下游客户的认可和大力支持。

时至今日,图灵量子分别与多家大型金融机构、生物医药、医疗机构以及产业链相关科研机构签署合作协议。公司成立后仅一年,快速完成三轮大额融资,累计融资额超过 5 亿元,其中,天使轮及 PreA 轮分别实现了国内量子信息赛道最大融资额。

在 2021 年 7 月,图灵量子凭借领先的光量子技术和出色的投资/团队背景加入亚马逊云科技云创计划,与亚马逊云科技展开合作,利用 Amazon Braket 服务进行了量子软件开发上的有益尝试,旨在加快其量子计算的科学研究和软件开发速度,并在探索和设计更多的量子算法方面提升效率。例如,由亚马逊云科技提供的 Amazon SageMaker 服务结合 Braket 就有助于图灵量子进行基于量子的 AI 算法的训练。

据了解,Amazon Braket 是一项完全托管式量子计算服务,为有量子计算需求的初创公司提供了跨平台的开发人员工具。随着合作的深入,云创计划不仅提供了专业的团队一对一支持图灵量子,对接了西雅图的量子计算团队,同时,也积极促成它加入了亚马逊云科技合作伙伴网络,并通过双方软件上的合作拓展更多行业的商机。

接下来,图灵量子将继续使用 Amazon Braket 在亚马逊云科技的量子计算机模拟器上运行和测试自己的算法,并对其进行故障排除、模拟和量子硬件作业等。

04、寄望图灵量子求解器,带来更多杀手级的量子应用程序

“在云资源的使用、适配体验以及与平台开放的全球先进技术进行切磋等方面,亚马逊云科技均给予较大支持。” 金贤敏补充表示,量子和经典计算系统的结合使用,还可以帮助克服当前量子技术的相对局限性。

“图灵量子在专业、务实、开放等企业文化方面与亚马逊云科技十分契合,同时,亚马逊领先的技术能力众所周知,这些因素共同促成了我们和亚马逊云科技合作。” 金贤敏说,虽然亚马逊如今已经是全球最大的云服务厂商之一,但是贝佐斯和所有早期创业者一样,曾有着一个人抱着一台电脑在车库里开发产品原型的经历。

“他们很了解从 0 到 1 的创业过程,所以推出了云创计划,这对于初创企业来说可以起到非常重要的加持作用。”

如今,图灵量子在量子光源系统、光量子计算芯片系统、量子测控层操作系统三大核心系统突破性的创新,标志着我国光量子计算技术走在了国际第一方阵前列。

基于底层技术的相通性,在光量子技术路线上,图灵量子正在进行全栈式布局,未来将实现基于光子的软硬件一体化的全栈式解决方案的能力闭环。“图灵量子有计划把其求解器放在亚马逊云科技的 Marketplace 上,也期待,基于图灵量子的求解器,未来会有更多杀手级的量子应用程序面世。” 金贤敏说。

据悉,图灵量子是亚马逊云科技在国内首个同时在硬件和软件展开合作的量子科技公司。

“我们虽然还是初创公司,但是我们将像亚马逊云科技一样,追求最高的标准。” 金贤敏表示,即使这些标准在很多人看来高得不可理喻。“但正是在这样的标准下,未来才能逐渐成为现实。”

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