2023年5月，北京玻色量子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“玻色量子”）聯(lián)合移動(dòng)云在我國(guó)知名科技期刊平臺(tái)《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》英文版上發(fā)表了以“Optical experimental solution for the multiway number partitioning problem and its application to computing power scheduling”（光學(xué)實(shí)驗(yàn)求解多路數(shù)字劃分問題的光學(xué)實(shí)驗(yàn)解及其在算力調(diào)度中的應(yīng)用）為題的學(xué)術(shù)論文。
中國(guó)移動(dòng)云能力中心高級(jí)技術(shù)研究員聞經(jīng)緯，玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱博士，中國(guó)移動(dòng)云能力中心首席科學(xué)家錢嶺為論文的通訊作者。這是玻色量子和移動(dòng)云在共同打造“恒山光量子算力平臺(tái)”過程中的首個(gè)重要研究成果，也是量子計(jì)算在云計(jì)算領(lǐng)域?qū)嵱没闹匾瘘c(diǎn)。
以下為本篇論文的主要內(nèi)容：
量子計(jì)算是一種新興的技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。通過量子計(jì)算的能力，人們可以快速優(yōu)化人員和設(shè)備的調(diào)度流程，得出最優(yōu)解以最大限度的提高效率，并降低通信網(wǎng)絡(luò)、物流運(yùn)輸、供應(yīng)鏈管理和醫(yī)療保健等復(fù)雜場(chǎng)景中的成本。例如，量子計(jì)算可能提升云計(jì)算中的算力調(diào)度的速度，這需要在巨量的解空間中搜索出最佳配置，從而高效的將云計(jì)算資源分配給各種計(jì)算任務(wù)請(qǐng)求，提高整體的計(jì)算效率。
圖像渲染的算力調(diào)度任務(wù)就是云計(jì)算中的一個(gè)實(shí)際場(chǎng)景。一般來說該任務(wù)場(chǎng)景如下：客戶端提交一個(gè)具有特定的渲染需求，而云計(jì)算服務(wù)提供商必須找到調(diào)度計(jì)算資源的最佳方案，即在滿足約束的同時(shí)，用盡可能少的服務(wù)器數(shù)量完成渲染。通常做法是首先假設(shè)使用某幾個(gè)服務(wù)器，然后應(yīng)用各種啟發(fā)式算法來確定在這個(gè)方案下的運(yùn)行狀態(tài)（完成時(shí)間、負(fù)載平衡等），并比較在不同方案下的整體滿意度來確定哪個(gè)才是最佳方案。隨著數(shù)據(jù)量和服務(wù)器數(shù)量的增加，在大規(guī)模的動(dòng)態(tài)云渲染中無(wú)法有效地獲得最優(yōu)的任務(wù)/服務(wù)器調(diào)度方案，這將導(dǎo)致服務(wù)器和渲染任務(wù)之間的不匹配，常常會(huì)發(fā)生冗余渲染，造成計(jì)算資源浪費(fèi)并大大降低渲染效率。
圖片：云渲染算力調(diào)度過程示意圖
玻色量子科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合移動(dòng)云高級(jí)研究員們將上述應(yīng)用場(chǎng)景用數(shù)學(xué)建模為一個(gè)典型的NP-complete問題：“廣義的多路數(shù)字劃分問題”的一般形式，再轉(zhuǎn)化為QUBO（二次無(wú)約束二值優(yōu)化）問題，并映射為在“天工量子大腦”內(nèi)部量子系統(tǒng)的哈密頓量，通過“天工量子大腦”上可控的量子相變獲得最優(yōu)解。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還提出了兩種量子算法，從不同的優(yōu)化角度將廣義的多路數(shù)字劃分問題轉(zhuǎn)化成QUBO問題，還利用玻色量子自研100量子比特“天工量子大腦”相干光量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)求解。
圖片：實(shí)驗(yàn)演示求解max-cut最優(yōu)解的圖表和結(jié)果
圖片：實(shí)驗(yàn)中采用不同規(guī)模問題的量子（CIM）和經(jīng)典（SA和tabu）算法調(diào)度方案對(duì)比。
圖片：?基于量子（CIM）和兩種經(jīng)典算法（a，b）的量子算法的運(yùn)行時(shí)間（以毫秒為單位），以及求解大規(guī)模問題(c)的時(shí)間節(jié)省率R（sa/tabu，cim）。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與經(jīng)典模擬退火（SA）和禁忌搜索算法（TABU）相比，使用100量子比特“天工量子大腦”求解的計(jì)算方案可以實(shí)現(xiàn)顯著的量子加速，平均節(jié)省去了96.7%和98.5%的求解時(shí)間，同時(shí)還可以達(dá)到極高的精度。隨著問題規(guī)模的增加，“天工量子大腦”的求解時(shí)間也能保持相對(duì)穩(wěn)定，這在大規(guī)模問題求解上具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，廣義的多路數(shù)字劃分是一個(gè)基本的NP-complete問題，而許多其他類型的問題也可以在數(shù)學(xué)上規(guī)約為這一問題，因此，玻色量子與移動(dòng)云的這項(xiàng)研究成果大大拓展了“天工量子大腦”的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。
未來，玻色量子將持續(xù)專注于更大規(guī)模的可擴(kuò)展、可編程的光量子計(jì)算平臺(tái)研發(fā)和實(shí)用化應(yīng)用落地，與移動(dòng)云攜手聯(lián)合打造“恒山光量子算力平臺(tái)”，共同探索量子計(jì)算在更多行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。
玻色量子還將啟動(dòng)“燎原計(jì)劃”開發(fā)者平臺(tái)，并持續(xù)對(duì)外開放“天工量子大腦”的真機(jī)測(cè)試，熱忱歡迎更多不同領(lǐng)域的研究伙伴前來了解相干量子計(jì)算的原理和能力，在此基礎(chǔ)上展開共同研發(fā)，用量子計(jì)算去解決更多真實(shí)場(chǎng)景中的問題，讓量子計(jì)算的超強(qiáng)算力能真正服務(wù)于各行各業(yè)，滿足未來時(shí)代對(duì)于計(jì)算的需求。
關(guān)于SCPMA
《中國(guó)科學(xué): 物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》(中文版)和SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (SCPMA, 英文版)是中國(guó)科學(xué)院主管、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)共同主辦的綜合性學(xué)術(shù)刊物, 均為月刊。英文版SCPMA被SCI、EI、ADS等數(shù)據(jù)庫(kù)收錄, 2020年影響因子為5.203, Q1區(qū), 中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心期刊分區(qū)表物理大類1區(qū)Top期刊。中文版被ESCI、Scopus、《中文核心期刊要目總覽》《中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)》等收錄, 以出版熱點(diǎn)專題和專輯為主。中英文為兩本完全獨(dú)立的刊物。
原文鏈接：文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-740241.html
https://www.sciengine.com/SCPMA/doi/10.1007/s11433-023-2147-3;JSESSIONID=679dc8ac-3e2b-4cb7-8356-43858f5277cf文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-740241.html
到了這里，關(guān)于“恒山光量子”首秀！玻色量子聯(lián)合移動(dòng)云發(fā)表物理1區(qū)Top期刊SCPMA論文的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
