用“未來”定義未來！本源量子發(fā)布首款國產(chǎn)量子計算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”

2月9日消息（余予）據(jù)報道，2月8日，本源量子發(fā)布首款國產(chǎn)量子計算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”。

據(jù)悉，該系統(tǒng)性能全面超越國際現(xiàn)有量子計算機(jī)操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了量子資源系統(tǒng)化管理、量子計算任務(wù)并行化執(zhí)行、量子芯片自動化校準(zhǔn)等全新功能，助力量子計算機(jī)高效穩(wěn)定運行。

經(jīng)典計算機(jī)經(jīng)過長時間的發(fā)展形成了各種各樣的操作系統(tǒng)，那量子計算機(jī)是否需要量子操作系統(tǒng)呢？

對于這一疑問，中國科學(xué)院郭光燦院士表示，操作系統(tǒng)對于量子計算機(jī)的實際應(yīng)用是必不可少的，一個好的操作系統(tǒng)可以讓量子計算機(jī)的運行更加高效、更加穩(wěn)定，本源開發(fā)出來的操作系統(tǒng)的性能比國際上現(xiàn)有的兩款性能要好的多，量子計算機(jī)是未來的量子電腦，在量子計算機(jī)開發(fā)初期，我們要研究自己國產(chǎn)的操作系統(tǒng)，來占領(lǐng)未來的市場是非常有意義的，否則我們會走現(xiàn)在電子計算機(jī)所遇到的尷尬的境界，這就是本源這次發(fā)布這款量子計算機(jī)操作系統(tǒng)的重要意義。

量子計算機(jī)是第二次量子技術(shù)革命的產(chǎn)物，一臺足夠強(qiáng)大的量子計算機(jī)的算力甚至能超越全球經(jīng)典計算機(jī)的算力總和。隨著谷歌、IBM、英特爾、微軟等科技公司在量子研究方面的巨額投入，量子計算硬件技術(shù)漸趨成熟。與此同時，由于各國政府高度關(guān)注量子計算發(fā)展，公開可查的量子計算投資總額早已超過100億，甚至有望在未來5年內(nèi)突破千億。

如何高效穩(wěn)定的使用量子計算機(jī)資源？

高效穩(wěn)定使用量子計算機(jī)資源早在經(jīng)典計算時期就是大家探討的問題。當(dāng)時，為有效調(diào)度計算機(jī)資源，保證計算資源最大化利用，人們研發(fā)了各種各樣的經(jīng)典操作系統(tǒng)：移動操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)等等，它們的共同點都在于是集進(jìn)程管理、資源管理和通信管理三大基礎(chǔ)功能為一體，為用戶帶來了高效穩(wěn)定的用戶體驗。

盡管量子計算機(jī)尚未像經(jīng)典計算機(jī)那樣做到大規(guī)模普及使用，但也正是因為這種資源稀缺的情況，合理、有效且穩(wěn)定的利用量子計算機(jī)資源尤為重要，在面對“如何高效穩(wěn)定的使用量子計算機(jī)資源？”時，操作系統(tǒng)仍不可或缺。

據(jù)了解，目前全球范圍內(nèi)可供使用的量子計算機(jī)約有50臺，國內(nèi)僅有本源量子等少數(shù)企業(yè)面向大眾提供量子計算服務(wù)，量子計算資源仍然稀缺。參考經(jīng)典計算機(jī)軟硬件資源管理的思路，研制量子計算機(jī)操作系統(tǒng)成為有效管理、利用量子-經(jīng)典計算資源的最佳途徑。

目前國際上現(xiàn)有的兩款量子操作系統(tǒng)——來自于英國Riverlane公司Deltaflow OS以及奧地利parity QC公司parity OS，這兩款操作系統(tǒng)普遍缺少量子資源管理、多量子計算任務(wù)并行處理、量子芯片自動化校準(zhǔn)功能，難以有效利用當(dāng)前稀缺的量子計算資源。

“本源司南”基本框架

本源量子研究團(tuán)隊針對現(xiàn)有操作系統(tǒng)技術(shù)痛點，開發(fā)出首款國產(chǎn)量子計算機(jī)操作系統(tǒng)--“本源司南”。其具備的量子計算任務(wù)并行化執(zhí)行、量子芯片自動化校準(zhǔn)、量子資源系統(tǒng)化管理功能讓當(dāng)前稀缺的量子計算資源得以被高效利用。

·量子計算任務(wù)并行化執(zhí)行。當(dāng)用戶提交第一條計算任務(wù)時，系統(tǒng)會自動選用最優(yōu)量子比特進(jìn)行鎖定，以執(zhí)行任務(wù)計算。此時如果用戶再提交一條任務(wù)，系統(tǒng)會將該條任務(wù)自動安排至非鎖定狀態(tài)的最優(yōu)量子比特，進(jìn)行任務(wù)計算。依次類推，無論用戶何時提交量的計算任務(wù)，只要量子比特資源足夠，這些任務(wù)都會同時使用剩余資源類的最優(yōu)良的比特。

·量子芯片自動化校準(zhǔn)。當(dāng)量子芯片被自動檢測程序檢測到低于性能標(biāo)定時，自動化校準(zhǔn)程序就會主動介入，并完成對量子比特的校準(zhǔn)，這樣就能夠從自動化層面上持續(xù)保證量子芯片一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

·量子資源系統(tǒng)化管理。系統(tǒng)會檢測當(dāng)前資源占用情況，使用者只管提交自己的量子計算任務(wù)，剩下的就交給“本源司南”處理。系統(tǒng)內(nèi)的量子計算任務(wù)并行執(zhí)行服務(wù)、任務(wù)調(diào)度服務(wù)以及自動化校準(zhǔn)服務(wù)會根據(jù)系統(tǒng)資源情況響應(yīng)，各司其職，形成系統(tǒng)化管理策略。

除此之外，基于上述特點，“本源司南”進(jìn)一步提供了兩大模式：研究模式與應(yīng)用模式。

在研究模式中，用戶可直接操縱量子測控異地機(jī)及相關(guān)設(shè)備，達(dá)到調(diào)試并優(yōu)化量子芯片性能指標(biāo)的目的；在應(yīng)用模式中，用戶則可以直接使用基于本源4欄量子操作系統(tǒng)運行編譯完成的電子程序，兩大用戶模式，用戶既可以通過本原諒的原因進(jìn)行云端模式，完成本源自然的使用，也可以根據(jù)自身需要使用本地模式進(jìn)行本源四難操作系統(tǒng)的部署、體驗和使用。

量子計算機(jī)發(fā)展步伐加快，廠商致力于提升量子比特數(shù)量

根據(jù)波士頓咨詢公司的預(yù)測，量子計算的市場規(guī)模預(yù)計在2035年左右達(dá)到2600億美元。

整個2020年，量子計算行業(yè)競爭激烈，隨著亞馬遜、霍尼維爾等廠商接連宣布大動作，“藍(lán)色巨人”IBM直接推出了旗下量子計算的技術(shù)路線，計劃在2023年實現(xiàn)1121位超導(dǎo)量子計算機(jī)，達(dá)到現(xiàn)在的20倍規(guī)模；異軍突起的IonQ也不甘落后，緊接著宣布計劃在2028年實現(xiàn)1024位離子計量子計算機(jī)。

而本源也有自己的技術(shù)路線。據(jù)了解，自2017年成立以來，本源量子一直堅持以為國人制造出完全自主可用的量子計算機(jī)為使命：2017年10月，本源量子推出國內(nèi)首款量子編程語言，curious；2018年12月，推出國內(nèi)首款量子測控一體機(jī)；2020年9月，上線6比特超導(dǎo)量子計算基本原物元；再到今天，發(fā)布首款國產(chǎn)量子計算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”。

在量子計算機(jī)硬件技術(shù)加速發(fā)展且不斷成熟的發(fā)展趨勢下，本源量子計劃2021年上線60位超導(dǎo)量子計算機(jī)。

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