量脉(Quanlse)是由
百度量子计算研究所研发的基于云计算的量子控制平台,旨在打通
量子计算的软件层和硬件层,为量子控制提供专业的解决方案。2019年7月,量脉在2019年百度AI开发者大会公开课上发布,支持量子门的脉冲生成。在2020年9月15日召开的“百度世界大会2020”上,
百度量子计算研究所发布了全新升级的量脉系统,其中包含量脉超导和量脉核磁两套脉冲计算系统,分别适用于
超导电路和
核磁共振平台 。2021年2月,量脉在国际量子信息顶会QIP2021上,进行了升级,成为一个为用户提供脉冲级别量子控制的云平台,通过云计算为量子控制提供专业与高效的解决方案。2021年7月,量脉2.0在WAIC 2021世界人工智能大会的AI开发者论坛上发布,重点研发了多量子比特含噪模拟器、误差表征和噪声缓释等功能。
简介
量脉(Quanlse)是由百度量子计算研究所开发的基于云服务的量子控制平台。量脉的目标是搭起连接量子软件和硬件之间的桥梁。通过强大的量脉云服务和开源SDK,量脉提供高效和专业的量子控制解决方案。
量脉支持任意单量子比特门脉冲和原生双量子比特门脉冲的产生和调度。借助量脉的工具箱,用户还可以实现物理系统的建模、动力学演化的模拟和错误分析的可视化。不仅如此,用户可以使用量脉的工具在脉冲层面实现量子算法。此外,量脉还支持量子控制领域的进阶研发工作。
量子电路对应的脉冲序列是强烈依赖于量子硬件类型和结构的。基于不同类型的量子硬件,量脉分别提供了量脉超导、量脉离子阱和量脉核磁三套脉冲计算系统。其中,基于超导电路硬件平台设计的脉冲计算系统为量脉超导,基于核磁共振平台设计的脉冲计算系统为量脉核磁。
在百度世界大会2020的百度大脑分论坛上,
百度量子计算研究所所长
段润尧重点讲解了
百度量子平台,展示了百度用量脉+
量桨+
量易伏赋能
新基建、追逐“人人皆可量子”的愿景。他介绍,“百度全新发布国内首个云原生量子计算平台
量易伏,并全面升级量子脉冲云计算服务系统量脉和量子机器学习开发工具集
量桨,通过构建以
百度量子平台为核心的量子生态,开启量子时代的大门。”
2021年2月,在国际量子信息顶会 QIP2021 工业演讲上,百度量子计算研究所所长段润尧发布了全面升级后的量脉。升级后的量脉进化为提供脉冲级别量子控制的云平台,通过云计算为量子控制提供专业与高效的解决方案。
2021年7月,在WAIC 2021世界人工智能大会上,段润尧宣布量脉升级至2.0版本,重点研发了多量子比特含噪模拟器,用于仿真超导量子芯片,新增误差表征和噪声缓释模块助力提升量子计算精度,成为了同时支持超导电路、离子阱、核磁共振三类量子硬件的量子控制平台。
2021年10月,第五届全球智能工业大会大数据智能与科学计算论坛上量脉升级至2.1版本,段润尧宣布量脉升级至2.1版本,重点研发多量子比特含噪模拟器用于仿真超导量子芯片,开发量子比特标定和校准模块用于仿真测控流程,新增误差表征和噪声缓释特色模块助力提升量子计算精度,成为了同时支持超导电路、离子阱、核磁共振三类量子硬件的量子控制云平台。
2022年3月,在第25届全球量子信息处理会议QIP上,段润尧宣布量脉升级至2.2版本,新增从脉冲优化到误差分析的全流程服务。
发展历程
产品功能
量脉支持任意单量子比特门脉冲和双量子比特门脉冲的产生和调度。借助量脉的工具箱,用户可以实现模拟含噪超导量子芯片及其动力学演化、误差分析的可视化、表征并缓释误差、生成离子阱系统中的单/双量子比特门与广义 Mølmer-Sørensen 门脉冲,以及研究核磁系统中的相关应用。此外,量脉还支持在脉冲层面实现量子算法以及量子控制领域的进阶研发。
量脉超导
超导量子计算(Superconducting Quantum Computing),被认为是最有前景的量子计算硬件候选者之一。近些年超导量子计算领域取得诸多进展,并在工业界广泛应用。然而,如何自动、高效地把量子算法转化成可以在超导电路上执行的高保真度脉冲依旧是一个富有挑战性的问题。在实际的量子控制中,超导电路又有诸多物理限制条件。首先,作为人工原子,超导量子比特是一个多能级量子系统,会不可避免涉及到能级泄漏的问题;其次,在拓扑结构方面,超导量子比特间只能是近邻耦合;此外,超导量子比特的相干时间也是有限的。充分考虑这些限制条件,量脉超导可以用来生成量子算法所需的高保真度脉冲序列。具体而言,输入一个特定的量子电路以及量子硬件结构和参数,量脉超导便可以自动、高效地生成超导电路可以识别的脉冲指令。
量脉离子阱
离子阱是最早被提出用于进行量子计算的平台之一。近些年来,离子阱量子计算技术得到了长足的发展,单双量子比特门保真度已经达到 99.9999% 和 99.9%。和其他诸如超导量子计算硬件平台相比,离子阱量子计算有几大优势:其一是量子比特单元是全同粒子,量子比特频率固定;其二是单/双量子比特保真度很高且量子比特相干时间长;其三是离子阱中的量子比特通过库伦相互作用连接,可以做到量子比特之间的全连通。量脉离子阱允许用户通过云服务生成单比特旋转门、(广义)Mølmer-Sørensen 门所需的脉冲。
量脉核磁
受益于量子比特相干时间长、实现条件简单(常温常压)、成熟的量子调控技术等优点,
核磁共振系统(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是最早用于量子计算的体系架构。基于核磁共振硬件的特点,量脉核磁可以用来生成任意量子门的高保真度脉冲。具体而言,量脉核磁允许用户自由地选择目标量子门以及调控磁场的耦合方式,而且可以快速地生成核磁共振硬件可以识别的脉冲信号 。
产品特色
量脉可以通过云服务为用户提供在脉冲层面的量子控制方案,其中包括多种特色功能:
实用性
多功能
量脉应用案例
量脉提供了从基础到进阶主题的详细而全面的教程。其中包括超导量子计算中单量子比特门的脉冲优化、原生双量子比特门的脉冲优化、变分量子本征求解器的脉冲实现等。对于感兴趣的开发人员,建议下载并使用相应的 Jupyter Notebook 文件。教程的目录如下:
双量子比特门控制
量脉调度器
误差处理
含噪模拟器
基于脉冲的 VQE 算法
量脉离子阱
量脉核磁