富士通和RIKEN合作！成功开发第二台超导量子计算机+混合量子计算平台

近日，富士通和RIKEN宣布，已在RIKEN RQC-富士通合作中心成功开发出新型64量子比特超导量子计算机。

2023年3月，RIKEN 以及富士通等联合研究合作伙伴联盟首次向公众展示了日本第一台超导量子计算机，而这次的第二台新型量子计算机也利用了相关技术。 富士通和RIKEN还推出了混合量子计算平台，该平台将新开发的64量子比特超导量子计算机的计算能力与富士通开发的世界上最大的40量子比特量子计算机结合。从2023年10月5日起，富士通和理化学研究所将为与他们进行联合研究的公司和研究机构提供新平台，以加速量子化学计算和量子金融算法的研发。

RIKEN RQC-富士通合作中心开发的量子计算机（图片来源：网络）

新的混合量子平台可以轻松地将含噪声中等规模量子计算机（NISQ）的计算结果与量子模拟器的精准结果进行比较，有助于加速量子应用中容错算法的性能评估等领域的研究发展。

富士通和理化学研究所正开发一种混合量子算法，将超导量子计算与高性能计算（HPC）联系起来。通过将量子计算机与在 HPC 上运行的量子模拟器连接起来，富士通和 RIKEN 成功开发了一种混合量子算法，该算法能够比传统算法 (CCSD(T))更准确地进行量子化学计算。两家公司计划将该算法纳入到新平台中。

未来，富士通和RIKEN将共同推动技术的开发，包括实现1000量子比特超导量子计算机，以及实现更精确的量子门操作的技术。

富士通和RIKEN将通过该平台进一步为客户提供量子计算和量子模拟资源，用于金融和药物发现等各个领域的应用，并通过联合研究推动量子应用的研发进展，以加速量子计算硬件和软件的实际应用。

引领实用量子计算时代

近年来，各种量子计算的技术架构一直在高速发展。然而，使用量子计算机求解可靠的计算结果仍然是一个持续的挑战，因为当前的 NISQ 系统仍然会因周围环境的噪声影响而出现计算错误。

专家预计，还需要十年或更长时间才能实现实用的容错量子计算机（FTQC），来提供可靠、准确的结果。一旦FTQC可用，就要同步开发量子应用以便落地量子计算机的实际应用。

量子模拟器可以数字化模拟量子计算，为实用、容错的量子计算的发展提供重要的桥梁。

与当前的量子计算机不同，量子模拟器可以执行精准的大规模（类量子）计算，因为它们不依赖于容易出错的量子比特。

然而，由于量子模拟器仅以数字化再现经典计算机上的量子计算，因此无法实现量子加速，而这正是实用量子计算机的预期优势。

为了解决这些问题，富士通和RIKEN推出了一种新混合量子计算平台，该平台结合了超导量子计算机和量子模拟器的优点，有助于进一步使用RIKEN RQC-富士通合作中心开发的超导量子计算机，并开发新的量子应用。

关于新型64量子比特超导量子计算机

新的混合量子计算平台中使用了新型64量子比特超导量子计算机，它采用了 RIKEN 于2023年3月宣布的日本第一台超导量子计算机的技术，这是日本文部省发布的量子飞跃旗舰计划的一部分，由 RIKEN RQC-富士通合作中心与日本电报电话公司 (NTT) 合作开发。该计算机包括一个集成的64个超导量子比特芯片（量子计算机计算功能的核心元件），并使用类似于 RIKEN 量子计算机的垂直布线方案，使其具有可扩展性，从而适应未来的扩展。它进一步利用NTT构建的量子比特控制软件来实现对量子比特的高精度控制。理想情况下，新型超导量子计算机能够计算多达264个量子叠加态和纠缠态，这有望实现经典计算机难以实现的大规模计算。

混合量子算法研发

富士通和理化学研究所正在进一步开发连接量子计算和高性能计算的混合量子算法，为解决各行业的问题做贡献。作为当前联合研究的一部分，双方开发了一种混合量子算法，其中量子模拟器执行量子计算机算法的部分计算。

该算法利用量子算法和密度矩阵嵌入理论（DMET）实现大分子的高精度计算，DMET是一种将大分子分割成多个小片段的量子化学计算方法。富士通和RIKEN将该算法应用于H12分子（由12个氢原子组成的链状分子）基态能量的计算，并将其与基于AI的量子计算校正技术相结合，以减轻量子计算机中噪声的影响。通过这种方式，富士通和RIKEN首次证实可以比现有经典算法（CCSD(T)）以更高的精度进行能量计算。

未来，除了在新的混合量子计算平台上提供这项技术外，富士通还将致力于实现计算工作负载代理，这是一种基于AI的软件平台，可以自动从不同的计算资源和算法中进行选择，为客户的问题提供最佳解决方案。

关于新的混合量子计算平台

新平台利用亚马逊网络服务提供的AWS Lambda 等云服务，实现为可扩展的云架构。利用通用 API ，它为与富士通和 RIKEN 合作的公司和研究机构提供了量子计算机和量子模拟器的无缝访问环境。 双方预计，新平台将实现量子计算和量子模拟之间的灵活切换，这对于开发同时使用经典计算机和量子计算机的混合算法来说至关重要，例如用于量子化学中分子能量计算的变分量子本征求解器（VQE）算法或金融领域的量子机器学习算法。富士通和理化学研究所期望新平台将来能够链接到外部量子化学计算库。

混合量子计算新平台概述（图片来源：网络）

未来计划

富士通和 RIKEN 将继续在 RIKEN RQC-富士通合作中心联合开发，以实现具有1,000个量子比特的大型量子计算机，并将通过新的混合量子平台提供联合开发的技术。

RIKEN和富士通将加强在量子计算机实际应用开发方面的合作，推动量子计算模拟技术以及量子计算与HPC协同的软件技术的研发。

富士通一直与富士胶片株式会社、东京电子有限公司、日本瑞穗金融集团和三菱化学集团公司进行联合研究，利用量子模拟器开发开创性的量子应用。

未来，富士通与理化学研究所将合作利用新的混合量子平台加速与各公司、大学和研究机构的联合研究，并扩大对材料、金融和药物发现等各个领域的实际混合量子应用的探索。

富士通联合研究伙伴的评价

富士胶片株式会社分析技术中心高级研究科学家 Yukihiro Okuno 评论：

“我们预计量子计算机的超快计算能力能够实现前所未有的高精度化学计算，这将为材料开发做出巨大贡献。富士胶片将利用新的混合量子计算平台来研究噪声对当前量子计算结果的影响。我们还将继续通过量子计算的应用来开发创新材料。”

东京电子有限公司数字设计中心副总裁 Tsuyoshi Moriya 评论：

“在计算化学领域，量子计算机可以执行传统计算机无法实现的高精度计算。作为利用量子计算机进行半导体制造工艺开发和材料开发的可行性研究的一部分，东京电子正在进行这项联合研究。”

日本瑞穗金融集团财务工程师Kazuya Kaneko评论：

“量子电路器件和大规模量子电路模拟器对于量子应用和纠错算法的性能评估和演示研究至关重要。通过这项联合研究，我们的目标是建立金融工程和数据科学领域应用的基础技术，最终目标是在社会中实施量子计算。”

三菱化学集团公司科学与创新中心材料设计实验室高级首席科学家高奇评论：

“发现新材料和新药物的传统方法极其昂贵且耗时。为了缩短科学发现的周期，我们正在推广一种新的研发系统，该系统能够利用量子计算机快速、准确地预测特性。我们正在与富士通进行联合研究，旨在未来将大规模量子计算与其他新兴技术相结合，在材料和药物发现领域实现创新。”

编译：卉可

编辑：慕一

特此说明：量子前哨翻译此文仅作信息传递和参考，并不意味着同意此文中的观点与数据。 —— end——