近日,在HUAWEI CONNECT 2020大会上,华为量子团队发布了HiQ 3.0 量子计算模拟器及开发者工具。这是时隔一年后的HiQ2.0的再次升级(华为发布量子计算云平台HiQ 2.0),作为发布会密集的本月压场。

发布会上,华为2012实验室翁文康教授从后摩尔时代的计算难题及专用量子计算机出发,对量子计算领域进行了简要的介绍,并发布了华为HiQ 3.0 量子计算模拟器及开发者工具。演讲中也表达了华为量子计算研究贯彻开放和合作的态度,未来希望有更多的开发者能够一同推动量子计算的发展。

华为发布HiQ 3.0 量子计算模拟器及开发者工具-量子客
图1 | 翁文康教授(来源:HUAWEI CONNECT 2020现场)

量子计算应用一直受到业界的广泛关注,来自中科院的孙晓明教授在本次的发布会上从量子计算的历史切入,指出了量子计算在组合优化中所面临的问题与挑战,并介绍了量子计算在组合优化算法中的应用,在某些场景,量子计算相比传统计算机算法有独特的优势和更高的效率。

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图2 | 孙晓明教授(来源:HUAWEI CONNECT 2020现场)

本次华为量子计算模拟器 HiQ 3.0 版本新增两个核心模块:量子组合优化求解器 HiQ Optimizer 和张量网络计算加速器 HiQ Tensor,同时升级 HiQ Circuit、HiQ Fermion、 HiQ Pulse 等多个模块,使得 HiQ 系统功能更完善、性能更优越,可适配更多应用场景。

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图3 | HiQ量子计算模拟器(来源:HUAWEI )

 

量子组合优化求解器 HiQ Optimizer

组合优化问题是指在有限可行解集合内寻找最优(或者次优)解的问题,它在工业界,例如航线规划和网络流量分配等方面有着广泛的应用价值。寻找出能够加速解决这类问题的方法,将有可能极大的降低生产成本并推动人类社会各方面的进步。

目前,工业界存在各种组合优化问题,随着问题规模的增大,其高计算复杂性使得经典计算机很难在有限的时间和计算资源下求解。近年来,量子计算领域进展迅猛。借助于量子计算的天然优势, 针对中等规模带噪声量子器件(50-1000量子比特),业界提出的量子近似优化算法,有望降低组合优化问题的求解难度。

本次 HiQ 3.0 所推出的量子组合优化求解器 HiQ Optimizer 能够提供组合优化问题的高效解决方案,并将助力量子计算在工业界、学术界的广泛应用。

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图4 | HiQ Optimizer量子组合优化求解器(来源:HUAWEI )

 

张量网络计算加速器 HiQ Tensor

量子线路仿真是量子算法设计开发、优化、和验证过程中不可缺少的一部分,它可以用来进行量子软件的开发和硬件的设计优化等,是量子计算云平台的关键组成部件。本次HiQ 3.0针对薛定谔和费曼两种模式的量子线路仿真能力都有大幅提升,分别集成在 HiQ Circuit 和 HiQ Tensor 软件包。

HiQ Circuit 通过重新设计数据结构,可以加速全振幅模拟和期望值的计算。另外,新上线的 HiQ Tensor 采用张量图切割、随机搜索、Slicing 分割、缩并加速以及高效多进程管理等手段,继续增强量子线路仿真性能,在量子芯片模拟能力上处于业界领先水平。

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图5 | HiQ线路仿真升级(来源:HUAWEI )

 

量子化学模拟HiQ Fermion新增特性和应用场景

本次 HiQ 3.0 在上一版本基础上新增 Ternary tree transform、虚时演化、测量约减等模块,并新增量子多体模拟场景,实现30比特的Schwinger模型、Hubbard模型和Heisenberg模型的量子变分求解基态,这与现有公开论文相比有大幅提升。

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图6 | HiQ Fermion 新增特性和应用场景(来源:HUAWEI )

 

共建量子软件生态

华为量子软件云平台通过华为自研CloudIDE,依托于华为云提供的计算、网络、存储、安全等资源服务,为开发者和合作伙伴提供良好的编程体验和生态能力。

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图7 | CloudIDE(来源:HUAWEI )

在任务调度方面采用自研调度器Donau,它具备高吞吐量、高资源利用率、强扩展性的特点,可以很好地支撑HiQ集群未来的扩展。

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图8 | Donau(来源:HUAWEI )

此外,天河二号超级计算机也已经部署HiQ模拟器。

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图9 | 天河二号部署HiQ模拟器(来源:HUAWEI )

 

关于华为量子计算软件创新大赛

在本次HUAWEI CONNECT 2020大会嘉年华中,华为对开发者大赛量子计算赛道决赛的获奖者进行隆重颁奖。

虽受今年疫情影响,本次举办的第二届量子计算软件创新大赛仍有41支团队125人报名参赛, 约60人线上参加(含大学、研究所、企业和事业单位)。

最终有6支队伍晋级决赛,包括来自清华、北大、中科大、南京大学、南科大和上海大学的团队。金奖&银奖获得者共同分享50万元奖励。

针对实际应用场景,开发者选手们借助华为量子计算工具HiQ实现了应用场景的量子编程和算法实现。

另外,本次决赛通过内外部直播平台,据官方数据显示观看点击量达20万+,不仅仅是对同行带来影响力,也有利的将量子计算传播给了各行业的研究关注者们。在此,也由衷祝贺获奖选手们。

而此次大赛的初衷,华为表示,希望同广大开发者和用户共同推进量子计算软件的开源生态。

(以上图片均来源于华为授权发布)

 

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