软件不再成量子计算“软肋”

作者: 胡珉琦

来源: 中国科学报

发布日期: 2020-01-09

中国科学院软件研究所自主研发的国内第一个较为完整的量子程序设计平台isQ正式上线,包括量子程序设计、模拟、分析与验证等一系列工具。该平台旨在解决量子软件开发的复杂性和困难,并希望通过平台建设进行跨学科人才的培养和储备。

虽然量子计算机距离成熟和大规模应用还有很长的路要走,但国际IT巨头们早已开始在量子软件领域布局,以争夺未来真正控制量子计算机的先机。2019年年末,中国科学院软件研究所(以下简称软件所)发布消息,由其自主研发的国内第一个较为完整的量子程序设计平台isQ正式上线。平台包括了量子程序设计、模拟、分析与验证等一系列工具。

与经典计算机无异,量子计算的实现不仅需要硬件,还要有软件、算法、应用,而软件又被看作是计算机的“灵魂”。不过,由于量子系统与经典世界相比有许多截然不同的特征,经典的软件理论、方法和技术在很大程度上不能直接适用于量子软件。因此,量子软件的开发复杂且困难。

早在十几年前,软件所研究员、学术副所长应明生就意识到,量子软件的理论和方法是一个极富挑战性的课题。他领导的团队在这十几年中已经研究了一整套量子程序设计、纠错、验证的相关理论。只是,量子计算机尚未实现,研究量子软件是否为时尚早?

就在大部分传统计算机科学家还在观望时,国外一些有远见的学术机构,以及微软、谷歌、IBM等IT巨头已经开始对量子操作系统和量子软件进行布局,甚至展开了在量子软件方向的人才竞争。2011年左右,微软建立了从事量子算法、量子软件研究的QuArC团队。2017年年底,该团队发布了为驾驭规模化量子计算机而专门优化的新的编程语言“Q#”,协助开发者编写量子程序。

同时发布的还有一款模拟器,供程序员在传统计算机上进行量子软件测试。

2019年5月,微软和谷歌还联合推出了一门在线互动课程《量子计算机编程》,初学者可以通过网页进行量子算法的模拟,并验证自己的模拟和编程是否正确。这些IT巨头的长期目标,就是创造一整套软件来运行和控制量子计算机,并建立行业标准。软件所量子软件团队副研究员应圣钢告诉《中国科学报》,“在经典计算时代,我们不少工业软件开发的核心技术至今被人卡着‘脖子’,到了量子计算时代,不该再重蹈覆辙。”

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