英特爾:推動面向量子時代的軟件開發(fā)

量子計算既有望顯著加快復雜問題的解決速度，也可能助力材料、化學品和藥物設計、金融和氣候建模以及密碼學領域的重大突破。雖然量子比特方面的進展是量子計算邁向實際應用的重要一步，但是要充分實現(xiàn)這項技術的潛力，還需要在整個硬件和軟件棧上都取得大幅進展。

英特爾采用全系統(tǒng)架構方法，涉及完整的計算堆棧，從量子比特架構和算法研究到電控設備（control electronics）、互連、量子軟件工具鏈和編譯器，一直到應用層。（圖片來源：英特爾公司）

為了推進這個過程，英特爾研究院開發(fā)了一個名為英特爾^?量子軟件開發(fā)工具包（Intel^? Quantum SDK）的全棧軟件開發(fā)工具包，可與英特爾的量子計算堆棧相連接。該工具包允許開發(fā)者編寫新的量子算法，以便未來能在模擬和真實的量子硬件上運行量子比特。目前，測試版用戶已在用它探索化學、材料和流體動力學模擬，以及求解線性方程組的算法，這些算法可用于金融建模等現(xiàn)實場景。

英特爾量子軟件開發(fā)工具包有著直觀的用戶界面，提供基于LLVM的C++語言編譯器工具鏈，專門針對混合量子-經(jīng)典算法（hybrid quantum-classical algorithms）優(yōu)化了量子運行環(huán)境，以及高性能的英特爾^?量子模擬器（IQS）作為以量子比特為目標代碼的后端（qubit target backend）。工具包的未來版本將采用不同的以量子比特為目標代碼的后端，包括一個量子點量子比特模擬器，最終還將提供以英特爾量子點量子比特設備作為目標代碼的后端。

英特爾量子軟件開發(fā)套件（SDK）有著直觀的用戶界面，提供基于LLVM的C++語言編譯器工具鏈，專門針對混合量子-經(jīng)典算法優(yōu)化了量子運行環(huán)境，以及高性能的英特爾量子模擬器作為以量子比特為后端的目標代碼。未來，這個軟件開發(fā)工具包將與英特爾量子比特硬件相連接。（圖片來源：英特爾公司）

此外，英特爾也致力于打造量子生態(tài)系統(tǒng)。通過使用行業(yè)標準的LLVM編譯器，英特爾正在降低量子開發(fā)者的門檻，因為LLVM編譯器的界面更友好，為傳統(tǒng)計算開發(fā)者所熟悉。英特爾量子軟件開發(fā)工具包測試版的用戶包括位于德國慕尼黑的代根多夫應用技術大學和Leidos公司。代根多夫應用技術大學正在利用英特爾量子軟件開發(fā)工具包，研究對空氣動力學和流體力學很重要的流體動力學問題，Leidos正在探索的應用領域則包括計算化學和材料建模，以及分布式計算的隱私保護和安全。

QuTech量子計算實驗室的稀釋冰箱。代爾夫特理工大學的 QuTech是英特爾公司在荷蘭的量子計算研究合作伙伴。（圖片來源：英特爾公司）

此外，英特爾還在支持課程開發(fā)，促進開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)的構建，以探索量子計算在編程上的應用。大學將開發(fā)和分享量子課程內(nèi)容，從而擴大英特爾量子軟件開發(fā)工具包的使用。今年獲得英特爾支持的大學包括俄亥俄州立大學、賓夕法尼亞州立大學、賓夕法尼亞大學、代根多夫應用技術大學以及慶應義塾大學。

英特爾量子軟件開發(fā)工具包的推出是英特爾在推進全棧量子開發(fā)上的初步努力。作為測試過程的一部分，英特爾將收集用戶反饋，據(jù)此調(diào)整計劃于明年早些時候推出的1.0版本。英特爾量子軟件開發(fā)工具包的測試版本現(xiàn)在已經(jīng)可以在英特爾開發(fā)者云平臺（Intel Dev Cloud）上獲取。