量子计算机算得快,但“脾气”不小:怕噪声、怕振动、怕温度波动,参数还动不动就漂移。过去伺候它的是一群博士和工程师,白天盯着、晚上守着,手动调参、反复试跑。连日来,记者走访发现,北京不少量子计算企业不约而同地把AI请进了实验室和机房。通过“量智融合”,AI坐上了量子计算这辆“跑车”的“副驾驶”,负责让量子计算机“调得准、跑得稳、用起来顺”。“十五五”期间,北京将加快人工智能、量子科技等领域技术突破,推动海淀、经开、怀柔等区打造具有区域特色的“量智融合”产业集聚区。

AI当“指挥” 

校准和运维不再依赖少数专家

超导量子计算机算得准不准,很大程度上取决于它调得好不好。这类机器的量子比特参数会随环境缓慢漂移,稍有偏差,结果就可能失真。整机遇到硬件迭代、故障或停电停机,过去要由经验丰富的工程师逐个比特、逐项参数重新标定。

相干科技由北京量子信息科学研究院超导量子计算团队孵化,做的是超导量子计算整机与综合算力服务。相干科技创始人、CEO金贻荣介绍,团队把智能体、强化学习等AI技术引入测控环节,集成进自研的测控软件系统。

AI在这里的角色是“校准工程师”:整机初始标定、运行漂移、再校准这些场景下,参数联合寻优、异常故障定位都交给它,芯片、低温环境、电子学等不同故障诱因也由它区分。这些工作过去高度依赖少数专家的经验和现场判断,换个人、换台机器,结果就可能不一样。

“AI在工程化环节最大的价值,就是把‘老师傅手感’沉淀为系统能力,让‘系统自动跑’,让校准和运维不再依赖少数专家,同一套流程可以复制到不同客户、不同整机上。”金贻荣说。

他把量子比特比作乐手,把AI比作指挥:持续做参数纠偏,大规模量子比特协同运行的难题才有了着落。“乐手技艺再好,没有指挥统一节奏、随时纠正音准,上百人合奏也会走调;量子比特的参数时刻在漂移,同样需要AI持续‘听音’、及时‘定调’。”

相干科技是国内少数打通“测控—整机”全链条的超导量子计算企业。目前,这套AI测控方案已在该企业量子设备上完成原型部署。

AI来“纠错”

抢出毫秒级反馈窗口

量子计算机算得对不对,关键看它能不能及时改错,而这件事比想象中难。据了解,量子比特抗干扰能力弱,量子态存续时间极短;传统纠错靠经验和近似公式,比特规模一大,计算复杂度就指数级上升。华翊量子CEO姚麟判断,到了数百量子比特量级,传统方法很难再有效应对。

华翊量子2022年由清华大学技术转化成立,专做离子阱量子计算机整机研发与推广。团队在推进整机研发和商业化落地时把AI引入纠错环节,让纠错从“靠人工经验”转向“靠模型判断”,眼下最直接的应用是纠错中的“解码器”。训练模型用的数据,来自真实物理环境中采集的噪声、磁场、温度扰动实测值,模型训练后能较快甄别错误成因。

姚麟把它比作“纠错老师”——能对着历史数据把错误挑出来;但它只负责识别错误类型,并不完成全部纠错。即便如此,探测和判断的时间已被大幅压缩,后续纠错因此多出一段窗口,整机才有可能在有限时间内跑完整个纠错流程。

华翊量子与清华大学、北京大学、中国移动研究院等保持紧密合作,开展技术研究、探索行业应用,持续挖掘AI在离子阱整机工程化中的应用潜力。姚麟特别提到,北京发展量智融合的核心优势,就是高校、科研院所和初创高科技企业密集,产学研之间的交流对这个领域快速提升很重要。

据介绍,华翊量子正在研发离子阱量子纠错电子控制与错误识别解码系统,引入AI后,量子态探测到反馈操作的时间有望压到1毫秒以内,比原水平提升50%以上;同时实现100微秒以内的高速单比特量子门,提升100%,接近国际先进水平。

AI做“搭档”

让原子少丢少错少折腾

不同于超导、离子阱体系,中性原子量子计算走的是另一条技术路径,它也有着独属于自身的工程难题:原子很“金贵”。原子阵列装载存在随机性,原子存活寿命有限,环境扰动又极易造成参数失效。过去实验员每天要在控制软件、相机图像和分析程序之间来回切换,一旦发现参数漂移,还需要中断实验进行调整。

两仪万象的解法是让AI当“实验搭档”。这家由清华大学原子量子计算团队孵化的中性原子整机企业,2024年就与科大讯飞共同发起“智能量子计划”,今年双方进一步在京合资成立量智开物,把整机研制与AI技术研发打通成闭环。

如今,几项关键成果已经落地:基于图神经网络开发的“追风”原子重排算法,把大规模原子的路径规划稳定在毫秒级,原子阵列初始化效率随之明显提升;时空图神经网络架构的“扁鹊”纠错解码器,不必增加额外物理操作,就能同时识别原子丢失与常规量子错误;智能体原子量子计算实验平台“白泽”,辅助研究人员完成实验需求理解、流程编排、参数调整、运行监测和异常处理等工作,提升实验运行的自动化和智能化水平。

为什么要在量智融合上持续投入?两仪万象董事长石琦说,随着原子阵列规模不断扩大,原子操控、系统校准和量子纠错等任务的复杂度也在不断提升,传统方法在效率和精度上就难以满足需求;两仪万象围绕原子量子计算有全栈技术能力,既需要AI加速整机研发与实用化,也能反过来为AI算法提供真实的量子实验平台和工程化场景。

AI和量子计算目前还在磨合期,远没到“完美契合”。在北京,多条技术路线已经同时起跑,高校院所和企业并肩往前推。量智融合跑出下一个“北京样本”,值得期待。

(本文摘自北京青年报第A05版)

来源:千龙网