量子編程公司

㈠ 強大的量子計算機可以破解加密並解決經典計算機無法解決的問題

強大的量子計算機可以破解加密並解決經典機器無法解決的問題。雖然目前還沒有人成功製造出這樣的設備，但最近我們看到了進步的步伐——那麼，會是新的一年嗎？目前，注意力集中在一個被稱為量子霸權的重要里程碑上：在合理的時間范圍內，量子計算機能夠完成經典計算機無法完成的計算。

谷歌在2019年首次使用具有 54 個量子位（常規計算位的量子等價物）的設備來執行稱為隨機抽樣計算的基本上無用的計算，從而實現了這一目標。2021 年，中國科學技術大學的一個團隊使用 56 個量子比特解決了一個更復雜的采樣問題，後來又用 60 個量子比特將其推得更遠。

但IBM 的Bob Sutor表示，這種跨越式 游戲 是一項尚未產生真正影響的學術成就。只有當量子計算機明顯優於經典計算機並且能夠解決不同問題時，才能實現真正的霸權，而不是目前用作基準的隨機抽樣計算。

他說，IBM 正在努力實現「量子商業優勢」——在這一點上，量子計算機可以比傳統計算機更快地為研究人員或公司解決真正有用的問題。Sutor說，這還沒有到來，也不會在新的一年到來，但可以預期在十年內。

量子軟體公司Classiq的聯合創始人Nir Minerbi則更為樂觀。他認為，新的一年將在一個有用的問題中展示量子霸權。

還記得第一輛電動 汽車 問世的時候嗎？它們對於開車去雜貨店很有用，但也許不適合開車300公里送孩子上大學。就像電動 汽車 一樣，量子計算機會隨著時間的推移變得越來越好，使其在更廣泛的應用中發揮作用。

解決實際問題存在許多障礙。首先是設備需要數千個量子比特才能做到這一點，而且這些量子比特也必須比現有的更穩定和可靠。研究人員很可能需要將它們分組在一起，以作為單個「邏輯量子比特」工作。這有助於提高保真度，但會削弱規模的改進：數千個邏輯量子位可能需要數百萬個物理量子位。

隨著時間的推移，量子計算機會變得更好，在一系列應用中變得有用

研究人員還致力於量子糾錯，以在出現故障時對其進行修復。谷歌在2021年7月宣布，其Sycamore處理器能夠檢測並修復其超導量子比特中的錯誤，但執行此操作所需的額外硬體引入的錯誤多於修復的錯誤。馬里蘭州聯合量子研究所的研究人員後來設法用他們捕獲的離子量子比特通過了這個關鍵的收支平衡閾值。

即便如此，現在還為時過早。如果通用量子計算機在新的一年解決了一個有用的問題，那將是「相當令人震驚的」。在任意時間內保護單個編碼的量子位，更不用說對數千或數百萬個編碼的量子位進行計算了。

量子計算機需要多大才能破解比特幣加密或模擬分子？

預計量子計算機將具有顛覆性，並可能影響許多行業領域。因此，英國和荷蘭的研究人員決定 探索 兩個截然不同的量子問題：破解比特幣（一種數字貨幣）的加密以及模擬負責生物固氮的分子。研究人員描述了他們創建的一種工具，用於確定解決此類問題需要多大的量子計算機以及需要多長時間。

這一領域的大部分現有工作都集中在特定的硬體平台、超導設備上，就像 IBM 和谷歌正在努力開發的那樣。不同的硬體平台在關鍵硬體規格上會有很大差異，例如運算速率和對量子比特（量子比特）的控制質量。許多最有前途的量子優勢用例將需要糾錯量子計算機。糾錯可以通過補償量子計算機內部的固有錯誤來運行更長的演算法，但它是以更多物理量子比特為代價的。從空氣中提取氮來製造用於肥料的氨是非常耗能的，改進這一過程可能會影響世界糧食短缺和氣候危機。相關分子的模擬目前甚至超出了世界上最快的超級計算機的能力，但應該在下一代量子計算機的范圍內。

我們的工具根據關鍵硬體規格自動計算糾錯開銷。為了讓量子演算法運行得更快，我們可以通過添加更多物理量子位來並行執行更多操作。我們根據需要引入額外的量子位以達到所需的運行時間，這嚴重依賴於物理硬體級別的操作速率。大多數量子計算硬體平台都是有限的，因為只有彼此相鄰的量子位才能直接交互。在其他平台中，例如一些捕獲離子的設計，量子位不在固定位置，而是可以物理移動——這意味著每個量子位可以直接與大量其他量子位相互作用。

我們 探索 了如何最好地利用這種連接遙遠量子位的能力，目的是用更少的量子位在更短的時間內解決問題。我們必須繼續調整糾錯策略以利用底層硬體的優勢，這可能使我們能夠使用比以前假設的更小的量子計算機來解決影響深遠的問題。

量子計算機在破解許多加密技術方面比經典計算機更強大。世界上大多數安全通信設備都使用 RSA 加密。RSA 加密和比特幣使用的一種（橢圓曲線數字簽名演算法）有一天會容易受到量子計算攻擊，但今天，即使是最大的超級計算機也永遠不會構成嚴重威脅。研究人員估計，一台量子計算機需要的大小才能在它實際上會構成威脅的一小段時間內破解比特幣網路的加密——在它宣布和集成到區塊鏈之間。交易支付的費用越高，這個窗口就越短，但可能從幾分鍾到幾小時不等。

當今最先進的量子計算機只有50-100個量子比特。「我們估計需要30[百萬] 到3億物理量子比特，這表明比特幣目前應該被認為是安全的，不會受到量子攻擊，但這種尺寸的設備通常被認為是可以實現的，未來的進步可能會進一步降低要求。比特幣網路可以對量子安全加密技術執行『硬分叉』，但這可能會由於內存需求增加而導致網路擴展問題。

研究人員強調了量子演算法和糾錯協議的改進速度。四年前，我們估計捕獲離子設備需要 10 億個物理量子比特才能破解 RSA 加密，這需要一個面積為 100 x 100 平方米的設備。現在，隨著全面改進，這可能會顯著減少到僅僅 2.5 x 2.5 平方米的面積。大規模糾錯量子計算機應該能夠解決經典計算機無法解決的重要問題。模擬分子可應用於能源效率、電池、改進的催化劑、新材料和新葯的開發。進一步的應用程序全面存在——包括金融、大數據分析、飛機設計的流體流動和物流優化。

什麼是量子啟示錄？

想像一個加密的秘密文件突然被破解的世界——這就是所謂的「量子啟示錄」。簡而言之，量子計算機的工作方式與上個世紀開發的計算機完全不同。從理論上講，它們最終可能會比今天的機器快很多很多倍。這意味著面對一個極其復雜和耗時的問題——比如試圖解密數據——其中有數十億的多個排列，如果有的話，一台普通的計算機需要很多年才能破解這些加密。但理論上，未來的量子計算機可以在幾秒鍾內完成這項工作。這樣的計算機可以為人類解決各種問題。英國政府正在牛津郡哈威爾投資國家量子計算中心，希望徹底改變該領域的研究。

一種用於量子計算的新語言

Twist是麻省理工學院開發的一種編程語言，可以描述和驗證哪些數據被糾纏在一起，以防止量子程序中的錯誤。時間結晶、微波爐、鑽石，這三個不同的東西有什麼共同點？量子計算。與使用比特的傳統計算機不同，量子計算機使用量子比特將信息編碼為0或1，或兩者同時編碼。再加上來自量子物理學的各種力量，這些冰箱大小的機器可以處理大量信息——但它們遠非完美無缺。就像我們的普通計算機一樣，我們需要有正確的編程語言才能在量子計算機上正確計算。

對量子計算機進行編程需要了解一種叫做「糾纏」的東西，這是一種用於各種量子比特的計算機，它可以轉化為強大的能量。當兩個量子位糾纏在一起時，一個量子位上的動作可以改變另一個量子位的值，即使它們在物理上是分開的，這引起了愛因斯坦對「遠距離幽靈動作」的描述。但這種效力同樣是弱點的來源。在編程時，丟棄一個量子位而不注意它與另一個量子位的糾纏會破壞另一個量子位中存儲的數據，從而危及程序的正確性。

麻省理工學院計算機科學與人工智慧 (CSAIL) 科學家旨在通過創建自己的量子計算編程語言 Twist 來解開謎團。Twist 可以通過經典程序員可以理解的語言來描述和驗證量子程序中糾纏了哪些數據。該語言使用一個稱為純度的概念，它強制不存在糾纏並產生更直觀的程序，理想情況下錯誤更少。例如，程序員可以使用 Twist 表示程序作為垃圾生成的臨時數據不會與程序的答案糾纏在一起，從而可以安全地丟棄。

雖然新興領域可能會讓人感覺有點浮華和未來感，但腦海中浮現出巨大的金屬機器的圖像，但量子計算機具有在經典無法解決的任務中實現計算突破的潛力，例如密碼學和通信協議、搜索以及計算物理和化學。計算科學的主要挑戰之一是處理問題的復雜性和所需的計算量。經典的數字計算機需要非常大的指數位數才能處理這樣的模擬，而量子計算機可能會使用非常少量的量子位來做到這一點——如果那裡有正確的程序。 「我們的語言 Twist 允許開發人員通過明確說明何時不得與另一個量子位糾纏來編寫更安全的量子程序，」麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士生、有關 Twist的新論文的主要作者 Charles Yuan 說. 「因為理解量子程序需要理解糾纏，我們希望 Twist 為開發語言鋪平道路，讓程序員更容易應對量子計算的獨特挑戰。」

解開量子糾纏

想像一個木箱，它的一側伸出一千根電纜。您可以將任何電纜從包裝盒中拉出，也可以將其完全推入。

在你這樣做一段時間後，電纜會形成一個位模式——零和一——取決於它們是在裡面還是在外面。這個盒子代表了經典計算機的內存。該計算機的程序是關於何時以及如何拉電纜的一系列指令。

現在想像第二個外觀相同的盒子。這一次，你拉一根電纜，看到它出現時，其他幾根電纜被拉回了裡面。顯然，在盒子內部，這些電纜不知何故相互纏繞。

第二個框是量子計算機的類比，理解量子程序的含義需要理解其數據中存在的糾纏。但是檢測糾纏並不簡單。你看不到木箱，所以你能做的最好的就是嘗試拉動電纜並仔細推理哪些是糾纏的。同樣，今天的量子程序員不得不用手推理糾纏。這就是 Twist 的設計有助於按摩其中一些交錯的部分。

科學家們設計的Twist具有足夠的表現力，可以為著名的量子演算法編寫程序並識別其實現中的錯誤。為了評估Twist的設計，他們對程序進行了修改，以引入某種對於人類程序員來說相對不易察覺的錯誤，並表明Twist可以自動識別錯誤並拒絕程序。

他們還測量了程序在運行時方面的實際執行情況，與現有的量子編程技術相比，它的開銷不到4%。

對於那些擔心量子在破解加密系統方面的「骯臟」名聲的人來說，Yuan 表示，目前還不清楚量子計算機在實踐中能夠在多大程度上實現其性能承諾。「在後量子密碼學方面正在進行大量研究，這些研究之所以存在，是因為即使是量子計算也不是萬能的。到目前為止，有一組非常具體的應用程序，人們在這些應用程序中開發了量子計算機可以超越經典計算機的演算法和技術。」

重要的下一步是使用Twist創建更高級別的量子編程語言。今天的大多數量子編程語言仍然類似於匯編語言，將低級操作串在一起，沒有注意數據類型和函數等東西，以及經典軟體工程中的典型內容。

量子計算機容易出錯且難以編程。通過引入和推理程序代碼的「純度」，Twist 通過保證一段純代碼中的量子位不會被不在該代碼中的位更改，朝著簡化量子編程邁出了一大步。 這項工作得到了麻省理工學院-IBM 沃森人工智慧實驗室、國家科學基金會和海軍研究辦公室的部分支持。

【注釋. 量子計算機】

量子計算機是一種直接利用量子力學現象（如疊加和糾纏）對數據進行運算的計算設備。量子計算背後的基本原理是量子屬性可以用來表示數據並對這些數據執行操作。

盡管量子計算仍處於起步階段，但已經進行了一些實驗，在這些實驗中，量子計算操作是在非常少量的量子比特（量子二進制數字）上執行的。實踐和理論研究都在繼續進行，許多國家政府和軍事資助機構支持量子計算研究，以開發用於民用和國家安全目的的量子計算機，例如密碼分析。

如果可以建造大規模的量子計算機，它們將能夠比我們目前的任何經典計算機（例如 Shor 演算法）更快地解決某些問題。量子計算機不同於DNA計算機和基於晶體管的傳統計算機等其他計算機。一些計算架構（例如光學計算機）可能會使用經典的電磁波疊加。如果沒有一些特定的量子力學資源，例如糾纏，推測不可能超過經典計算機的指數優勢。

㈡ CTO王海峰談百度AI的2020：打造AI新型基礎設施、雲智一體加速產業智能化

轉眼間，2020已經接近尾聲。這一年，有很多變化，也有許多不變的信念與堅守。12月30日，網路發布《網路AI的2020》，以一篇萬字長文回顧與總結過去的一年。CTO王海峰總結網路AI在2020年的三大特色：持續 探索 科技 前沿、打造AI新型基礎設施、雲智一體加速產業智能化。

王海峰表示：「世界的2020，是充滿不確定性的變局之年；中國的2020，是團結一心、共克時艱、於變局中開新局的希望之年；網路AI的2020，是堅定信念，擁抱變化，踐行「 科技 為更好「的實干之年。

回望2020年，抗擊疫情中，網路AI第一時間貢獻了 科技 抗疫、保護生命安全的溫度和力量；復工復產和高質量發展中，網路AI是促進創新、構建新格局的新動能；我們的工作和生活中，網路AI在你搜索的每一條信息和知識里、在地圖導航的叮嚀聲中、在國際會議的同傳字幕上、在工廠的無人質檢設備上、在自動駕駛計程車持續拓展的里程上……網路AI在我們身邊每個角落，讓我們的工作更高效、生活更便捷。

2020，網路AI的實干之年繼續自己的特色之路：持續創新突破， 探索 科技 前沿；自主可控、開源開放，夯實軟硬一體AI大生產平台，打造AI新型基礎設施；雲智一體，使能行業，賦能生態，加速產業智能化。」

一些關鍵的數字可以窺見網路AI的成績：在 CVPR、ACL、ECCV、NeurIPS、INTERSPEECH等全球頂級人工智慧學術會議和權威競賽上，網路AI問鼎冠軍30多次，論文收錄260多篇，持續彰顯AI技術領軍實力；在人工智慧專利申請量和授權量方面，網路以9364件專利申請和2682件專利授權處於中國第一位；今年，網路再次入選《麻省理工 科技 評論》「50家聰明公司」；截止目前，網路共獲得了來自政府、行業協會、媒體等多方機構頒發的100多個獎項，例如2020世界人工智慧大會最高獎項SAIL獎。

除了這些最直接的數字，《網路AI的2020》還全面展現了其在AI新興基礎設施、產業智能化、AI服務 社會 和人才培養等方方面面的進展和成果。

AI 新型基礎設施

2020年，網路AI的四個剪影，描繪出AI進入工業化大生產，成為堅實的AI基礎設施。

第一個剪影，網路大腦6.0勾勒的核心技術自主創新。2020年，網路大腦核心技術突破「知識增強的跨模態深度語義理解」，理解真實世界的復雜場景。另一方面，網路大腦「軟硬一體AI大生產平台」升級為AI新型基礎設施，更高效地支持AI工業化大生產，幫助產業智能化發展提速。

第二個剪影，網路飛槳持續創新，繁榮的開源生態支持產業發展。飛槳是中國首個開源開放、功能完備、自主可控的產業級深度學習 平台。飛槳開源框架V2.0RC版本，帶來「編程一致、動靜統一」的全新開發體驗，硬體生態夥伴達到20家，適配或者正在適配的晶元/IP型號29種，提供自主可控的堅實底座，加速AI產業生態構建。飛槳凝聚超過265萬開發者，訓練34萬個模型，服務10萬家企業。

第三個剪影，前沿技術描繪的未來藍圖。網路發布了國內首個雲原生量子計算平台量易伏Quantum Leaf，提供QCompute等量子開發套件，縮短量子編程全生命周期，實現量子工具鏈閉環。網路超級鏈擁有鏈內並行技術、立體網路等425項技術專利，實現單鏈8.7萬TPS 的行業領先網路性能，並作為國內首個項目捐贈給開放原子開源基金會。網路人工智慧還與生物計算和病毒研究相結合，網路開源了線性時間演算法Linearfold，可將此次病毒全基因組二級結構預測從55分鍾縮短至27秒，提速120倍。此外，網路推出的全球首個mRNA疫苗基因序列設計演算法LinearDesign，能在16分鍾內大大提升疫苗設計的穩定性和蛋白質表達水平，從而有效解決了mRNA疫苗研發中最重要的穩定性問題，加速疫苗研發速度。

第四個剪影，雲計算鋪設的智能經濟「高速公路」。今年，網路智能雲在業內率先提出AI-Native的雲計算架構，發布新一代基礎架構網路「太行」，自主研發的雲原生資料庫產品網路智能雲Gaia（蓋亞），便捷高效支持產業的智能應用。此外，混合/專有雲平台ABC Stack全部支持國產化伺服器和操作系統，ABC Stack行業版和企業版重點加持網路自研昆侖AI晶元，實現真正的國產化智能雲。

四個「剪影」交疊，「網路AI新基建版圖」逐漸清晰。網路正在依託包括網路大腦、飛槳、智能雲、數據中心等在內的新型AI基礎設施，推動智能交通、智慧城市、智慧金融、智慧能源、智慧醫療、工業互聯網和智能製造等領域實現產業智能化升級。

AI 描繪「萬物智能」，產業智能化更加澎湃

新冠肺炎疫情對全球經濟帶來巨大沖擊，也讓 社會 各界充分意識到人工智慧等新興 科技 的重要價值。網路AI一方面通過搜索、地圖、輸入法、小度、Apollo等產品和平台服務大眾，讓生活更簡單、更便捷；另一方面通過網路AI to B的重要承載者和輸出者——網路智能雲，為各行各業大規模輸送網路的AI技術成果與平台能力，支持產業智能化升級，加快智能經濟的到來。

網路AI助力 搜索體驗持續優化，更好地連接信息與服務。 網路移動生態是中國領先的以信息和知識為核心的移動生態，在AI技術的加持下，百家號、智能小程序和託管頁三大支柱迅速發展成為國內領先的內容和服務接入平台。基於自然語言處理、知識圖譜、語音、視覺、深度學習等AI技術能力，網路搜索也在持續智能化。

新一代人工智慧地圖—網路地圖讓出行更簡單。 2020年，網路地圖堅守AI優勢和創新能力升級出行服務，上線熟路導航模式、車道級導航功能、AI室內通和紅綠燈倒計時等，已成為國民信賴的權威出行平台。目前，網路地圖90%以上的數據生產環節實現AI化，全景地圖覆蓋全國95%以上的城市，覆蓋里程超過300萬公里; 語音交互場景也實現迅速增長，網路地圖智能語音助手用戶量已破4億。

網路地圖AI室內通

AI 全面賦能輸入法，市場份額與活躍用戶量躍居行業領先。 網路輸入法市場份額與月活躍用戶量增勢迅猛，目前月活突破6億；多項AI功能取得重大行業突破，其中語音輸入能力持續突破，並成為業內首個日均語音請求量破10億次大關的輸入法產品，語音識別准確率達98.6%，同時實現離線中英自由說升級突破，網路輸入法目前已成為語音輸入滲透率最高的第三方手機輸入法；手寫輸入持續升級，手寫識別准確率提升至96%。

小度「破圈」，拓寬智能助手的應用邊界。 小度今年發布了搭載網路鴻鵠晶元的小度智能音箱2紅外版、主打在線少兒教育的小度教育智能屏和小度智能早教機、以及超高性價比的智能屏入門級產品小度智能屏Air、隨身場景首款新品小度真無線智能耳機和滿足每一位家庭成員更多元細分需求的小度智能屏X10，讓小度在更多場景和人群實現了「破圈」，加速人工智慧硬體的市場普及，拓寬智能助手的應用邊界。

Apollo 自動駕駛超過十項中國第一，技術實力領跑行業。 網路Apollo不斷刷新智能出行領域的「高難度」。在「萬物智能——網路世界2020」大會上，網路完成全球首次全無人駕駛直播，即人工智慧系統在沒有車內安全駕駛員的情況下獨立駕駛。網路先後在長沙、滄州、北京開放Apollo Go自動駕駛出行服務。智能車聯產品 Apollo小度車載已進入上百萬輛智能 汽車 。網路發布了國內外首個車路行融合的全棧式智能交通解決方案「ACE 交通引擎」，紮根中國智能交通新基建，目前已獲近20個城市的智能交通新基建訂單。

壯「智」凌雲，網路智能雲加速產業智能化。 2020年在疫情、全球經濟局勢變化的背景下，以 科技 創新推動產業發展，提升經濟質量的效益和核心競爭力成為關鍵。網路智能雲融合了雲計算、網路大腦、大數據等網路核心技術，發布「以雲計算為基礎，以AI為抓手，聚焦重要賽道」的全新戰略，推動產業智能化發展，成為新基建大潮中加速AI工業化大生產的關鍵力量。

網路智慧城市解決方案已在北京海淀、重慶、成都、蘇州、寧波、麗江等10+省市落地應用；智慧金融服務近200家金融客戶，構建了超過30家的合作夥伴生態，躋身中國金融雲解決方案領域第一陣營；網路智慧醫療「靈醫智惠」已經服務300多家醫院和1500家基層醫療機構，輔助數萬名醫生，惠及超過千萬患者；智能製造覆蓋14大行業，100多家企業，30多個合作夥伴，觸達50多類垂直場景，在3C、 汽車 、鋼鐵、能源等行業已規模落地；網路智慧能源已覆蓋電網、發電、新能源、清潔能源、石油、化工等場景，攜手國家電網、南方電網智能化升級；發布企業智能應用「網路如流」，構建 AI 時代辦公流水線，打造新一代智能工作平台。

服務 社會 與人才培養

沒有一個冬天不可逾越，沒有一個春天不會來臨。2020年，面對突如其來的疫情，網路AI第一時間加入抗疫防疫的戰斗中。網路AI出現在中國疾控中心，助力10個小時就完成了北京四個病例樣本的全基因組測序；出現在地鐵高鐵等公共場所，解決佩戴口罩及帽子情況下的體溫檢測；出現在基層隨訪的電話中，智能外呼平台一秒呼出1500個電話輔助排查及通知，讓基層防控人員有時間坐下來吃一口熱飯；AI問診每日調用近萬次，機器人戰疫解決方案落地30多家醫院、機構，網路地圖遷徙大數據平台、實時路況平台為國家防控部署提供參考，發熱門診地圖、疫情小區地圖、核酸檢測機構查詢等功能，從不同角度幫助抗疫防疫更快速、更便捷。

網路秉承「 科技 為更好」的理念，踐行企業公民的 社會 責任。網路最早將人工智慧技術用於尋人，截止到2020年12月，網路AI尋人已經累計幫助了近12000個家庭團聚。網路AI持續支持文化保護、動物保護，例如網路和國際愛護動物基金會IFAW合作，推出全球首個利用人工智慧技術打擊野生動物製品非法貿易的平台。

人工智慧的快速發展和產業智能化浪潮加劇了全球AI人才的緊缺。面向高校，網路提供了全套教學資源包、實訓平台和億元算力支持，並與高校共建課程體系；目前已舉辦13期高校師資培訓班，培養了1800多位AI教師，支持200餘所高校開設AI學分課。前不久，網路飛槳的「大航海」計劃公布，其中的「啟航」部分面向高校AI人才培養：未來三年，網路飛槳將投入總價值5億元的資金與資源，支持全國500所高校，重點培訓5000位高校AI教師，與高校聯合培養50萬AI未來人才。

面向未來

2020年，世界格局不斷變化。正如網路CTO王海峰所言：「立足新發展階段，以新理念建新格局， 科技 創新是關鍵。網路AI的2020，與時代共前行。」