内容來源：IBM——Quantum System Two子產品化量子計算平台
文丨沛賢/浪味仙 排版丨沛賢
深度好文：1200字丨6分鐘閱讀
摘要：IBM正在利用其Watsonx平台和Granite AI模型,将人工智能技術與量子計算進行結合，以增強量子計算能力并加速其應用。
在過去的一年中，人們日益聚焦于量子計算機如何與經典計算架構實作融合與連接配接。量子計算機可以作為加速器來執行某些複雜計算任務，這些任務甚至超出了經典超級計算機的能力範疇。
經典計算機或伺服器用于量子算法和電路開發的預處理，以及錯誤管理、結果優化和任務完成的後處理。從不斷增多的人工智能用例中可明顯看出，人工智能可以增強經典計算。同理，人工智能也應可以增強量子計算的能力，衆多企業正緻力于實作這一目标。
盡管很多人和公司開始将量子與人工智能經常放在一起讨論，但二者在技術本質上是不同的。人工智能是在由CPU、GPU、NPU、DSP、FPGA等傳統二進制處理邏輯元件驅動的經典計算平台上，進行神經網絡模型的訓練與應用。
而量子計算機則使用一種全新的計算架構，通過構造量子實體體系如超導量子比特等，通過量子系統的演化去完成計算進而解決複雜問題。盡管兩者在硬體、軟體及支援系統方面存在顯著差異，但研究人員已經在設法将二者內建起來，這也有利于推動量子計算的發展。IBM正是積極踐行這一發展趨勢的先行者之一。
IBM 被認為是量子計算領域的巨頭，不斷在硬體、軟體和系統技術上取得進展，他們研發的量子計算機已開始在全球各地部署。另一方面，IBM 也憑借其 WatsonX 平台成為人工智能技術領域的上司者，該平台自 2011 年在 Jeopardy 遊戲節目中獲勝以來取得了許多進展。從那時起，Watsonx 已發展成為一個可擴充的企業級平台，擁有人工智能工作室、資料、管理方案和助手解決方案。
現在，IBM 正将這兩種技術結合在一起，以增強量子計算并加速其應用。最近，IBM 概述了如何将人工智能技術內建到 其量子計算的Qiskit 軟體中，以提高 SDK 工具和 OpenQASM3（開放量子彙編語言）的易用性。IBM 利用其 watsonx 生成式 AI 平台，通過 Granite AI 模型來提供開發者支援，輔助生成量子代碼。此外，IBM 還在研究和開發新的 AI 模型，以改進量子計算中的其他關鍵問題，如優化超導量子電路、管理資源；并對量子計算中的錯誤進行抑制、緩解和糾正。
IBM 還推出了帶有 Visual Studio 擴充 的 Qiskit Code Assistant 服務，并計劃提供兩個量子聊天機器人——一個用于協助開發者，另一個則面向 IBM Quantum 服務的普通使用者。
在電路優化方面，AI 模型可将轉譯器服務作為插件嵌入到 Qiskit SDK 中，或與啟發式方法結合使用。據 IBM 介紹，轉譯器服務可以更好地将抽象電路映射到量子 ISA 電路，進而使電路規模擴大了 40%，品質更好，并将處理速度提高了 2 至 5 倍。
對于資源管理，IBM 正在開發 AI 解決方案，以更好地估計量子運作時間，标記可能失敗的工作負載，并區分電路以實作并行處理，進而更好地利用經典資源和量子資源完成并行計算，這其中也包括利用 AI 超級計算叢集。
未來的異構資料中心将包括 QPU IBM
結合 IBM 設定的宏偉目标，即 2029 年實作1億個量子門的量子電路，并預計在 2033 年達到10億個量子門，量子計算将在未來幾年内加速邁入量子實際應用部署階段。是以在 2029 年，我們可能就會看到結合了最先進 CPU、GPU及QPU（量子處理單元）的異構資料中心。
IBM 量子開發與創新路線圖 IBM
另一方面，人工智能的大模型訓練、深度學習等也是當下最為消耗算力的領域，有沒有可能利用量子計算的超強算力來進行加速呢？目前IBM尚未披露這方面的進展，但是大陸清華大學與玻色量子公司已經披露完成了題為“多層神經網絡的光量子機訓練”的研究，提出了多層神經網絡的伊辛訓練算法，這是國際上用專用型量子計算機來加速神經網絡訓練為數不多的案例，代表着量子計算技術實用于 AI 的重要突破。利用量子并行的計算優勢，玻色量子的相幹光量子計算機可在毫秒之内解決大規模二進制優化問題，為大模型時代的 AI 訓練提供了另一種可能路徑。
相信在不遠的将來，在中外學者的不懈努力下，量子計算與人工智能終将雙劍合璧，用更強的算力為人類帶來更美好的生活。
資料來源：
https://www.forbes.com/sites/tiriasresearch/2024/06/24/ibm-develops-the-ai-quantum-link/
https://mp.weixin.qq.com/s/apkUsmQ5fuC1t7loiB00ZQ
特此說明：量子前哨翻譯此文僅作資訊傳遞和參考，并不意味着同意此文中的觀點與資料。
——end——