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中國首個量子計算機操作系統發布

2月8日晚,首款國產量子計算機操作系統——“本源司南”正式發布。據悉,該系統由合肥本源量子計算科技有限責任公司自主研發,超越現有產品(例如英國Deltaflow.OS量子計算機操作系統,奧地利ParityOS量子計算機操作系統),實現了量子資源系統化管理、量子計算任務并行化執行、量子芯片自動化校準等全新功能。這標志著國產量子軟件研發能力已達國際先進水平。

相比于經典計算機,量子計算機最突出的優勢在于強大的計算能力,但目前全球范圍內可供使用的量子計算機只有50臺左右,如果不能做到有效利用,就會出現算力浪費情況。因此,量子計算機也需要操作系統對其進行有效調配和管理,硬軟件協同發展才能讓量子計算機實現落地應用。

本源量子研發團隊利用量子卷積神經網絡模型開發出的量子圖像識別應用,可將圖像識別任務轉化為多個量子線路,在經過量子態數據編碼之后,這些量子線路就處于排隊等待運行狀態。

通過“本源司南”的統一調度管理,這些量子線路在單個量子芯片上可以被并行執行,不僅大大減少了整體線路運行時間,還有效提高了量子芯片的整體利用率,使得當前有限的量子計算資源得到最大化利用。

作為中國首款量子計算機操作系統,「本源司南」的發布引發了學界和業界的關注。

具體而言,本源司南操作系統的特點包括:

高效資源管理+自動化校準,支持量子計算機高效穩定運行;

研發與應用模式自由切換,滿足用戶多樣化使用需求;

兼容多種量子計算系統,打造通用量子計算機操作系統。

首先,本源司南解決了已有產品無法管理量子資源、不能并行處理多量子計算任務、缺少自動化校準量子芯片等功能缺陷。除了具備經典操作系統的基礎功能之外,也帶來了高效利用量子計算機資源的解決方案。

針對任務和問題,本源司南的量子資源管理功能不僅支持多量子任務的并行計算與調度,更支持對量子計算機持續不間斷的校準優化。尤其是后者,它可以有效控制量子計算機因量子物理特性產生的性能浮動,確保執行任務時,量子計算機處于最佳性能狀態。

其次,當前量子計算機主要用于科學研究與探索商業化應用,二者的具體需求有別,所使用的量子計算機類型也有所不同。針對不同類型量子計算機的特征和用戶需求,本源司南提供應用模式和研發模式的無成本兼容,使量子計算機不僅能為商業用戶開發出滿足特定應用場景的應用,也能為科研用戶提供服務,用于研制更強大的量子計算機。

研發模式是指支持用戶基于量子計算機操作系統直接操控一體機及相關設備,以達到調試及優化量子芯片性能指標的目的;應用模式是指支持用戶基于量子計算機操作系統運行編碼完成的量子程序。

此外,基于當前量子計算硬件系統還未實現技術收斂的發展現狀,本源司南可支持多種量子計算系統,能夠接入具有多個量子處理器核心的量子計算機高性能工作站,包括超導量子處理器、半導體量子處理器、離子阱量子處理器,或是混合量子處理器。用戶只需要通過口令,接入管理員部署的一臺經典服務器,即可使用全部功能。

本源司南旨在縮短一臺全新量子計算機投入運行的時間,同時支持分布式量子計算和集成量子存儲設備的管理服務。基于以上特性,用戶只需專注程序設計開發,無需花費時間了解量子計算背后的運行原理。郭光燦介紹,據研究人員測試,本源司南量子計算機操作系統能夠數倍提升現有量子計算機的運行效率。

據悉,本源量子成立于2017年9月,是國內量子計算龍頭企業,團隊技術起源于中科院量子信息重點實驗室,以量子計算機的研發、推廣和應用為核心,專注量子計算全棧開發,各軟、硬件產品,技術指標國內領先,擁有各項知識產權成果四百余項。2021年1月份,本源量子宣布完成數億元A輪融資。

責任編輯:姚治

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