Baidu Duan Runyao : Quatre facteurs rendent inévitable l'émergence de l'informatique quantique

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Sur le thème populaire de la « supériorité quantique », le prix Nobel de physique de cette année a été attribué au domaine de la science de l'information quantique.

Informatique quantiqueCe terme technique est depuis longtemps devenu l'un des problèmes technologiques les plus évoqués à l'heure actuelle.

Une série de dernières avancées technologiques ont également donné naissance à une nouvelle question :

L'informatique quantique, À quelle distance se trouve-t-elle de nos vies ?

En fait, les données montrent que d'ici 2031 environ, un marché de près de 800 milliards sera directement lié à l'informatique quantique.

Cela signifie que ce domaine est sur le point d’inaugurer un grand voyage de mise en œuvre.

Alors, comment faire le premier pas et construire un véritable ordinateur quantique ?

Duan Runyao, directeur du Baidu Institute of Quantum Computing, a étudié auprès du professeur Ying Mingsheng. Il est professeur titulaire à l'Université de technologie de Sydney, directeur fondateur du Quantum Software and Information Center et directeur fondateur du Quantum Software and Information Center. Futur membre de l'Australian Asian Research Council.

Il est engagé dans les domaines de l'informatique quantique et des technologies de l'information quantique depuis 2001 et a apporté des contributions originales ; Baidu, où il travaille, a pris la tête de la fourniture d'un ensemble complet de solutions industrielles pour l'informatique quantique, du matériel sous-jacent aux composants supérieurs. -plan d'applications en couches.

Ainsi, lors de la MEET 2023 Intelligent Future Conference, Duan Runyao a partagé quelques expériences et opinions en utilisant Baidu comme exemple. Il a déclaré :

Les dernières années ont été des années très critiques pour que le quantum commence vraiment à être intégré. avec l’informatique. L’émergence de l’informatique quantique est inévitable à bien des égards.

Si nous voulons conserver les avantages de la loi de Moore et d'une puissance de calcul bon marché, nous devons envisager un nouveau modèle informatique, qui est l'informatique quantique.

S'il veut construire un véritable ordinateur quantique, sa conclusion est simple :

C'est une combinaison d'un cerveau intelligent, de ressources suffisantes et de la meilleure technologie existante.

Afin de refléter pleinement les réflexions de Duan Runyao sur les solutions pour l'industrialisation de l'informatique quantiquedu matériel aux logiciels et applications, Qubits a édité et organisé le contenu de son discours sans en changer le sens original.

À propos de la conférence MEET Intelligent Future : la conférence MEET est le plus grand sommet commercial dans le domaine de la technologie intelligente organisé par Qubit, dédié à l'exploration de la mise en œuvre et de l'application industrielle des technologies de pointe. Cette année, des dizaines de médias grand public et de plateformes de diffusion en direct ont rapporté et diffusé la conférence MEET2023 en direct, attirant plus de 3 millions d'utilisateurs de l'industrie à participer en ligne, et l'exposition totale de l'ensemble du réseau a dépassé les 20 millions.

Points de discours

• Pour conserver les avantages de la loi de Moore et d'une puissance de calcul bon marché, nous devons envisager un nouveau modèle informatique, à savoir l'informatique quantique.
• Nous sommes déjà à un point très critique où les avantages de l’informatique quantique commencent à dépasser l’informatique classique. Si nous franchissons ce point, il y aura de nombreuses possibilités dans le futur.
• D'ici 2031 environ, près de 800 milliards de dollars de marché seront directement liés à l'informatique quantique ; près de 70 % des entreprises souhaitent prendre des dispositions dans ce domaine.
• L'informatique quantique et l'intelligence artificielle entretiennent une relation mutuellement renforcée et intriquée. Elles peuvent être connectées depuis l'application supérieure, l'ensemble de la plate-forme au milieu, jusqu'au niveau matériel inférieur.
• Il y a beaucoup d'investissements globaux dans l'informatique quantique, mais les investissements dans des algorithmes et des logiciels spécifiques sont limités. Cet aspect doit être renforcé et a atteint un stade critique.
• Comment réellement construire un ordinateur quantique ? Ma conclusion est en fait très simple : c'est un esprit intelligent, associé à des ressources suffisantes et à la meilleure technologie disponible.

(Ce qui suit est le texte intégral du discours du directeur Duan Runyao)

Pourquoi l'émergence de l'informatique quantique est-elle inévitable ?

Aujourd'hui, j'ai vu cette icône (icône de conférence) , et elle m'a rappelé l'intrication quantique dans l'information quantique.

En fait, on peut dire que l'informatique quantique dont nous discutons aujourd'hui est elle-même l'intrication de l'informatique et l'information quantique.

D’une part, du comptage des nœuds dans l’Antiquité au boulier et à la règle à calcul, en passant par les ordinateurs, superordinateurs, etc. d’aujourd’hui, l’informatique a couvert tous les aspects de notre société.

D’un autre côté, le quantique est en fait notre nouvelle compréhension du monde.

Nous savons que l'ère primitive n'avait qu'une compréhension superficielle du monde par l'expérience. Ce n'est que plus tard que la mécanique newtonienne et la théorie électromagnétique de Maxwell ont commencé à apparaître, au siècle dernier, nous avons enfin pu découvrir que le monde suit réellement. les lois de la mécanique quantique.

La mécanique quantique a en fait eu un impact considérable sur notre monde depuis son apparition dans les années 1920. C'est ce qu'on appelle la Première Révolution Quantique.

Y compris les lasers, les transistors, la résonance magnétique nucléaire et l'énergie atomique que nous connaissons aujourd'hui, ils sont tous produits sur la base de l'utilisation directe de la mécanique quantique, en particulier de l'Internet utilisé aujourd'hui.

Cette première révolution quantique a fondamentalement changé tous les aspects de notre société dans son ensemble.

Et maintenant, notre époque est effectivement entrée dans la Deuxième Révolution Quantique, ou l’étape de la nouvelle révolution quantique.

À ce stade, nous ne nous contentons plus de faire des prédictions de mécanique quantique sur un morceau de matériau dans son ensemble. Nous espérons contrôler directement un système spécifique et utiliser un tel système pour le traitement. Ce faisant, certaines propriétés quantiques, comme l’intrication quantique, font réellement la différence.

Les dernières années devraient être très critiques pour que le quantique commence réellement à être intégré à l'informatique, en particulier le célèbre ordinateur quantique "Platanus" développé par Google et le "Zuchong No." Science et technologie de Chine Ceux-ci ont prouvé que lorsque le quantum et l’informatique sont combinés, ils peuvent véritablement démontrer des superpuissances sur certains problèmes.

Après la véritable combinaison du quantique et de l'informatique, de nouvelles disciplines émergeront. Nous pensons également que cette chose nous apportera un tout nouveau monde car elle peut apporter des améliorations exponentielles de la puissance de calcul.

Après avoir autant parlé, vous avez peut-être l’impression générale que la combinaison du quantique et de l’informatique est très importante, mais quelle est son importance ?

En fait, l’émergence de l’informatique quantique est essentielle.

D'une part, lorsque la taille de notre puce atteint un certain niveau, comme 1 nanomètre, elle entre dans l'échelle de la mécanique quantique. Dans cette échelle, nous devons envisager d'utiliser la mécanique quantique pour concevoir la puce. vous ne pouvez pas vous fier uniquement aux méthodes traditionnelles.

Donc, en ce moment, nous sommes naturellement obligés. Si nous voulons conserver les avantages de la loi de Moore et d'une puissance de calcul bon marché, nous devons envisager un nouveau modèle informatique, qui est l'informatique quantique.

Bien sûr, cela est également lié à la consommation d'énergie. Car tout le monde sait que l'informatique consomme beaucoup d'énergie, mais si l'informatique quantique est utilisée, c'est un mode de calcul réversible, et la consommation d'énergie finale peut être très faible.

D'un autre côté, notre volume de données est déjà très important. Comme mentionné dans les rapports tout à l'heure, divers grands modèles nécessitent beaucoup de calculs.

En fait, lorsque l'on veut simuler un système quantique, même un très petit système, comme 300 qubits (les qubits sont les homologues quantiques des bits classiques), il faut exprimer l'état d'un tel système La quantité de le stockage requis dépasse déjà le nombre d’atomes visibles dans l’ensemble de notre univers.

De plus, le quantique a de nombreux effets positifs. Par exemple, il existe de nombreux algorithmes dont on peut théoriquement prouver ses avantages, notamment ses avantages exponentiels sur certains problèmes spécifiques.

De plus, nous utilisons Internet quotidiennement pour effectuer diverses transactions ou transmettre diverses informations. Dans ce processus, la sécurité des informations est très importante.

Mais malheureusement, les ordinateurs quantiques peuvent réellement briser le système financier RSA.

Par exemple, si nous effectuons la décomposition en nombres premiers d'un grand nombre à 1000 chiffres, cela peut prendre beaucoup de temps avec un ordinateur traditionnel, qui est plus long que la longueur de l'univers. Mais si un ordinateur quantique de taille moyenne pouvait être construit, il ne faudrait probablement que quelques secondes, voire quelques secondes, pour résoudre ce problème.

D'ici 2031, le marché de l'informatique quantique atteindra 800 milliards

En fait, nous sommes déjà aujourd'hui à un stade très critique, c'est-à-dire que les avantages de l'informatique quantique commencent à dépasser l'informatique classique. Si nous franchissons ce point, il y aura de nombreuses possibilités dans le futur.

C'est précisément à cause de cette possibilité que la technologie quantique a toujours été très appréciée par l'industrie actuelle.

Comme vous pouvez le constater, dans le « 14e plan quinquennal » et les objectifs à long terme 2035, information quantique, circuits intégrés et intelligence artificiellesont particulièrement considérées comme l'une des troïkas de développement prioritaires.

De grands pays comme l'Europe et les États-Unis ont également investi massivement dans cet aspect.

Tout le monde dans l'industrie a réalisé que cela est susceptible d'entraîner une nouvelle révolution de l'information. De grandes entreprises nationales et étrangères ont déjà fait des plans dans ce domaine, y compris Baidu, qui a également commencé à véritablement entrer dans ce domaine en 2018.

De plus, il existe de nombreuses très bonnes start-up qui font également des recherches.

Voici deux données. Après avoir intégré diverses données, nous avons constaté :

D'ici 2031 environ, la taille du marché de près de 800 milliards sera directement liée à l'informatique quantique, près de 70 % des entreprises souhaitent le faire. .

C'est donc une chose très excitante. Alors dans quels domaines spécifiques peut-il être utilisé ?

Nous savons que l'ensemble de l'informatique quantique subira des changements, du matériel aux logiciels et algorithmes, on peut donc dire en gros que de nombreux domaines importants y sont liés.

Surtout les domaines que j'ai brièvement énumérés ici, comme l'industrie chimique et la médecine, en particulier les problèmes de recherche et de développement de médicaments ; ou certains problèmes d'optimisation dans la technologie financière ; ou encore les problèmes de simulation chimique dans les nouvelles batteries énergétiques et la sécurité de l'information... … Ces aspects peuvent être étroitement liés à l’informatique quantique.

De plus, en fait, l'informatique quantique et l'intelligence artificielle sont également dans une relation mutuellement renforcée et intriquée. Non seulement les applications ci-dessus, mais aussi l'ensemble du cadre de la plate-forme intermédiaire et le niveau matériel sous-jacent peuvent créer. interactions mutuelles. Connexion, c’est l’impact du quantique sur notre intelligence artificielle.

D'un autre côté, le quantique peut également bénéficier de certaines de nos technologies d'intelligence artificielle très avancées existantes. En particulier, l'apprentissage profond peut nous aider à étudier de nombreuses propriétés des systèmes quantiques, notamment les algorithmes quantiques, les protocoles quantiques, etc.

Par exemple, Baidu a construit une plateforme d'apprentissage automatique quantique appelée Paddle en 2020.

L'industrialisation de l'informatique quantique doit résoudre trois problèmes

Nous avons actuellement tellement d'opportunités sur lesquelles nous appuyer, et nous savons aussi que le quantique est sur le point d'entrer dans notre vie réelle, mais combien d'étudiants ici ou en ligne y a-t-il ? Avez-vous déjà utilisé un ordinateur quantique ?

Je crois que le nombre de personnes est encore très limité.

Souvent, nous ne voyons que quelques reportages liés dans l'actualité ou dans les journaux, mais si nous voulons vraiment l'industrialiser, nous devons intégrer les ordinateurs quantiques du laboratoire dans nos vies réelles.

Mais quel est le problème au laboratoire ? La plate-forme est unique et instable... Il existe de nombreux problèmes qui rendent difficile la production de puissance de calcul quantique.

Que devons-nous résoudre sur la voie de l’industrialisation ? Une série de problèmes doivent être résolus, du matériel aux logiciels et applications.

Par exemple, en termes de matériel, nous devons résoudre le problème de stabilité, c'est-à-dire si votre objet peut produire en continu une puissance de calcul quantique. S'il est allumé aujourd'hui et éteint à nouveau demain, cela ne fonctionnera pas.

Deuxièmement, vous devez également fournir une plate-forme, une plate-forme pour le matériel. De plus, vous devez également vous assurer que cette puce peut disposer d'une méthode de conception automatisée capable de vous fournir en permanence de nouvelles générations.

Au niveau logiciel, un point particulièrement important est de savoir si nous pouvons avoir une bonne plateforme logicielle qui permette à nos programmeurs de passer de la programmation classique à la programmation quantique. De plus, il comprend également comment créer des interfaces logicielles, comment effectuer des corrections d'erreurs, etc.

Au niveau applicatif, une bonne bibliothèque d'algorithmes est nécessaire, ce qui est un scénario avec de réels avantages.

En bref, le scénario d’industrialisation pose des défis multidimensionnels dans les domaines de la recherche scientifique, de la technologie et de l’ingénierie.

Baidu a proposé la stratégie QIAN. Q est algorithme quantique, IA quantique et architecture quantique. I est l'infrastructure logicielle et matérielle. De plus, certains scénarios ayant une valeur applicative significative doivent être véritablement identifiés. A fait référence à certaines applications réelles importantes. Enfin, bien sûr, il y a le réseau, N fait référence à l'Internet quantique. En outre, nous devons également établir un réseau écologique.

Vous pouvez voir trois interprétations de « QIAN » : d'une part, il est conforme à la tendance générale du développement technologique, qui est le « Qian » de « Qiankun » ; « avant » de « prospectif », véritablement axé sur l'avenir. Le dernier aspect est « l'argent » de « l'argent » qui peut vraiment faire bon usage des ressources écologiques quantiques.

Après plus de 4 ans de développement, l'ensemble de Baidu Quantum a été entièrement intégré, des applications ci-dessus au matériel sous-jacent, il n'y a pas seulement des logiciels, mais aussi du matériel, ainsi que des tutoriels simples, des plates-formes de système d'exploitation quantique, ensembles d'outils, etc. attendez.

Sous la direction d'une telle plate-forme, nous sommes enfin déterminés à unifier tout cet ensemble de choses, nous espérons donc véritablement intégrer les logiciels, le matériel et les applications et les rendre accessibles à tous, réalisant véritablement l'intégration des logiciels et du matériel. Intégré, mettant véritablement la puissance de calcul quantique entre les mains de chaque utilisateur.

Nous avons lancé un ordinateur quantique de qualité industrielle hautement intégré appelé "Qianshi" lors de la première conférence des développeurs quantiques en août de cette année.

Pourquoi dit-on qu'il s'agit d'un ordinateur quantique de qualité industrielle ? En fait, c'est parce qu'il peut fournir des services de manière continue et stable. Bien que les capacités actuelles des puces soient encore relativement limitées, nous avons pu fournir des services aux utilisateurs de manière continue et stable.

En fait, tant que tout le monde est intéressé par l'information quantique, il peut ouvrir le téléphone mobile et télécharger l'application quantity Yifu, et vous pouvez rapidement apprendre certaines des connaissances quantiques les plus élémentaires.

Nous avons fourni 5 applications intéressantes, de la superposition quantique à l'intrication quantique, en passant par la recherche quantique, et il existe également une série de réseaux de neurones quantiques que tout le monde peut utiliser. Nous pensons que grâce à de tels efforts, l’informatique quantique sera à notre portée.

Des entreprises comme Baidu ont donc commencé à travailler sur l'industrialisation du quantique, mais de plus en plus d'entreprises elles-mêmes peuvent également espérer introduire véritablement des éléments quantiques dans leurs propres services d'entreprise. Que devrions-nous faire à ce sujet ? En d’autres termes, comment pouvons-nous aider d’autres industries à réaliser la quantumisation industrielle ?

Je viens de mentionner ces données. Près de 70% des entreprises ont cette demande. À l'heure actuelle, tout le monde constatera qu'il y a un grand écart à combler.

En août de cette année, nous avons lancé la première solution logicielle et matérielle quantique intégrée au monde appelée Liangxi, qui peut très facilement réaliser le déploiement du quantique dans l'entreprise.

Cette plateforme présente désormais de grands avantages. Tout d'abord, c'est une plateforme complète qui peut s'adapter à toutes sortes de matériels, indépendamment des téléphones mobiles ou des PC.

Deuxièmement, il dispose en fait d'un ensemble complet de technologies logicielles et matérielles.

D'un autre côté, il peut également véritablement fournir aux entreprises des services pratiques, tels que des services cloud personnalisés privatisés, qui peuvent les aider dans le déploiement global et les mises à niveau à guichet unique.

Concrètement, il y a trois étapes. Premièrement, cette entreprise peut venir discuter avec nous du type d'impact que l'informatique quantique aura sur votre secteur et votre entreprise, et nous pouvons formuler une stratégie. Deuxièmement, il a été confirmé qu'il s'agit d'une tendance, nous pouvons donc vraiment y réfléchir ; identifier certains problèmes fondamentaux de l'entreprise et utiliser nos méthodes quantiques pour développer des solutions pour vous ; la troisième étape est la mise en œuvre spécifique.

Nous espérons que grâce à des technologies telles que la plateforme quantique Baidu que nous avons développée, y compris les produits quantiques réels de Qianshi, nous pourrons éventuellement produire des solutions comme Quantum Xi, qui pourront aider nos diverses industries.

"Cerveau intelligent + ressources suffisantes + la meilleure technologie existante = un ordinateur quantique"

A la fin de ce rapport, je voudrais donner un aperçu.

En fait, je réfléchis à une question depuis plus de 20 ans : Comment peut-on vraiment construire un ordinateur quantique ?

Ma conclusion est en fait très simple, c'est-à-dire qu'un cerveau intelligent, associé à des ressources suffisantes et à la meilleure technologie existante, peut créer un ordinateur quantique.

En ce sens, il existe de nombreuses combinaisons différentes à travers le monde qui peuvent fabriquer une telle machine, et le processus est équivalent.

Quels sont les problèmes actuels des ordinateurs quantiques ?

Tout d'abord, les talents sont très rares. Si vous étudiez l'informatique quantique, plusieurs offres vous attendent sur le marché.

La deuxième chose, ce sont les fonds. L’investissement global dans l’informatique quantique est énorme, mais l’investissement dans des algorithmes et des logiciels spécifiques est limité, et cet aspect doit être renforcé.

En fait, beaucoup de capitaux peuvent envisager l'informatique quantique, car c'était peut-être un peu tôt auparavant, mais elle a maintenant atteint un stade critique.

De plus, nous espérons réellement construire un écosystème d'informatique quantique ouvert et durable grâce à notre plateforme Baidu Quantum.

De cette manière, nous fournissons non seulement des services à nos développeurs et à nos utilisateurs, mais nous espérons également établir des relations de coopération avec le monde universitaire, nos experts seniors (y compris notre consultant Artur Ekert) et les experts quantiques.

De plus, nous avons également besoin d'une coopération avec l'équipe matérielle car nous nous concentrons principalement sur les logiciels. Bien que nous ayons également notre propre matériel, nous espérons avoir une coopération plus approfondie avec l'équipe matérielle pour améliorer les puces quantiques.

Bien sûr, un autre aspect est que la coopération avec les universités est toujours la source de notre innovation.

Merci encore pour votre écoute, merci !

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