百度宣布了量子机器学习开发工具包Paddle Quantum

中国领先的搜索引擎和AI巨头百度最近宣布了量子机器学习开发工具包Paddle Quantum。自2018年成立其量子计算研究所以来，这是百度将量子计算与AI结合采取的一系列步骤中的最新步骤。

“量子计算已成为最活跃的研究领域之一，”百度研究院量子计算研究所所长段润尧博士说。人们开始非常重视量子计算，并对其潜力深信不疑。特别是，已经开发出各种技术来构建量子计算机所需的所有元素，并且这些技术正在粘合在一起。”他补充说。

在加入百度之前，段先生曾是悉尼科技大学量子软件和信息中心的教授兼创始主任。他在北京清华大学获得了量子计算博士学位，并获得了2006年中国计算机联邦（CCF）杰出博士学位论文奖。

最初对AI感兴趣，“今天我很早就决定涉足量子计算，这让我感到非常幸运，” Duan说。他谈到了量子计算的三个要素-研究，软件和硬件-最近取得了重大进展：

新的量子算法和协议的发现，从理论上证明了量子计算相对于传统计算模型的压倒优势，例如量子机器学习和量子仿真中的超高效算法;

基于百度深度学习平台PaddlePaddle的新软件工具或编程环境的出现，例如Quantum Paddle;

作为大型量子计算芯片的基本构件，一比特和两比特门的质量得到了显着提高。在由谷歌公布量子霸权在去年年底，段说，“有显著加强了我们在建设大尺寸和完全可编程量子芯片的信心。”

Duan将量子计算的当前状态与合子进行了比较：“它将最终交付，但我们仍未实现一个逻辑量子位。一旦人们找到了解决这一难题的工程技术，我认为量子计算将成倍增长。”

那么五年后会是什么样？Duan说：“由于该领域发展如此迅速，因此几乎不可能预测五年内量子计算将是什么样子。” “我们可以肯定地说的是，相信量子计算的人的比例将会增加，而量子计算将成为学生攻读博士学位的最佳选择之一。”

Duan还预测说：“物理量子比特的数量和质量都将显着增加，并且许多特定用途的NISQ（噪声中级量子）设备将在某些实际应用中可用。” 他还期望AI与量子计算之间有更紧密的互动：“使用深度学习和云计算等AI技术来开发量子世界将非常实用。”

Duan指出，量子计算是一个跨学科领域，起源于量子力学和计算理论，但并非这两个领域的简单融合。这是一个新的研究领域，需要开发新的技能和全新的方法，并且需要多年的努力来培训研究人员。结果，“我们面临的最大挑战之一是市场人才匮乏，” Duan说。“这样做的原因是，量子力学和计算理论很少在高中教授，而在许多大学中是可选的。解决这一问题的一种可能方法是在高中建立一些有关量子计算的入门课程。” Duan补充说，让感兴趣的学生熟悉量子计算的另一种方法是易于使用的量子编程工具包。

段认为，量子计算的广泛部署还面临另外两个挑战。他观察到：“似乎量子计算中的大多数资源都已用于量子硬件。” 量子计算的软件领域（量子算法，量子AI应用程序和量子体系结构）受到的关注很少。段说：“这根本是不对的。” “合适的软件工具可以大大加快量子硬件设计的速度，我希望看到更多对量子软件的投资。” Duan提到的广泛部署的另一个挑战是，在我们看到商业上可行的量子计算机之前，需要解决许多困难的工程和技术问题。

Duan相信，当实用的，可用于商业用途的量子计算机问世时，化学模拟将是它们的第一个关键应用。Duan表示：“使用当前的量子设备，我们可以确定小分子的性质，并且非常有希望看到我们已经接近中等大小分子的性质。在药物发现和材料设计等应用中，这样做的后果将是巨大的。”

另一个最初的关键应用将是机器学习，尤其是相对较小的数据集。段还认为，成功地将量子计算机用于关键应用“将大大提高我们对量子力学的理解，从某种意义上说可以大大促进物理教育。” 他认为，未来将有一个广泛的“理解量子力学的基本原理及其在信息处理中的典型应用，就像我们为牛顿力学和当前信息技术所取得的成就一样。”

鉴于量子计算的潜在影响，“大型企业不能简单地等到量子计算机问世”。“为时已晚，因为他们需要开发自己的专用应用程序和软件界面，而所有这些都需要高技能的［劳动力］。”

段对技术和业务主管的建议是“立即采取行动”。首先，他们需要研究和理解量子计算的基础知识。然后，他们应该探索量子计算对其核心业务的潜在影响。最后，他们应该投资建立“一个小的量子计算小组，作为其技术团队的一部分，专门致力于使企业具备量子就绪能力。这个小组的关键任务不是开发基本的量子技术，而是与其他知名的领先量子计算公司合作，并通过设计合适的接口来获得其量子能力。” Duan说。

根据百度的网站，“百度这个名字的灵感来自八百多年前中国宋代的诗。百度的字面意思是“数百次”，代表着对理想的不懈追求。” 从开发中文搜索引擎到创建全球最大的中文自然语言处理（NLP）数据库，百度一直致力于帮助量子AI开发人员。