用“未來”定義未來！本源量子發(fā)布首款國產(chǎn)量子計算機操作系統(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等全新功能，助力量子計算機高效穩(wěn)定運行。

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

對于這一疑問，中國科學院郭光燦院士表示，操作系統(tǒng)對于量子計算機的實際應(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，量子計算機是未來的量子電腦，在量子計算機開發(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)布這款量子計算機操作系統(tǒng)的重要意義。

量子計算機是第二次量子技術(shù)革命的產(chǎn)物，一臺足夠強大的量子計算機的算力甚至能超越全球經(jīng)典計算機的算力總和。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資源？

高效穩(wěn)定使用量子計算機資源早在經(jīng)典計算時期就是大家探討的問題。當時，為有效調(diào)度計算機資源，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。

盡管量子計算機尚未像經(jīng)典計算機那樣做到大規(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資源尤為重要，在面對“如何高效穩(wěn)定的使用量子計算機資源？”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)典計算機軟硬件資源管理的思路，研制量子計算機操作系統(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功能，難以有效利用當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、量子資源系統(tǒng)化管理功能讓當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。當量子芯片被自動檢測程序檢測到低于性能標定時，自動化校準程序就會主動介入，并完成對量子比特的校準，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及相關(guān)設(shè)備，達到調(diào)試并優(yōu)化量子芯片性能指標的目的；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行本源四難操作系統(tǒng)的部署、體驗和使用。

量子計算機發(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測，量子計算的市場規(guī)模預計在2035年左右達到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位超導量子計算機，達到現(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。

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；2020年9月，上線6比特超導量子計算基本原物元；再到今天，發(fā)布首款國產(chǎn)量子計算機操作系統(tǒng)“本源司南”。

在量子計算機硬件技術(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位超導量子計算機。

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