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量子计算机时代的冯·诺依曼会是你吗?数位重磅专家带你探寻未来新机遇

阅读量:86 2022-09-21 收藏本文

CNCC2022将于12月8日至10日在贵州省贵阳市国际生态会议中心举办,今年CNCC技术论坛数量达到122个,内容涵盖了“计算+行业、人工智能、云计算、教育、安全”等30个方向。本文特别介绍【量子计算机体系结构论坛】。


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电子计算机的发展过程中,体系结构研究扮演着核心角色。2017年,体系结构领域教授John L. Hennessy和David A. Patterson获得图灵奖;2020年,编译领域教授Alfred Aho和Jeffrey Ullman获得图灵奖。近年来,量子计算快速发展,量子计算机体系结构快速上升为重要研究课题。


当前,量子计算机体系结构研究初起,我国科学家在世界绽放异彩,ISCA、MICRO、HPCA等国际体系结构顶会上成果不断。量子计算机时代,我国能否抢占先机?计算机学者能否在量子计算机研究中找到新机遇?本次论坛邀请到活跃在国际体系结构研究一线的杰出青年学者,以及传统计算机体系结构领域的总师、泰斗,共同探讨量子计算机体系结构的快速发展之路。


量子计算机时代的冯·诺依曼会是你吗?敬请期待CNCC 2022量子计算机体系结构论坛。


论坛安排


序号

主题

主讲嘉宾

单位

1

从量子测控系统到工程化量子计算机

孔伟成

合肥本源量子计算科技有限责任公司

2

量子控制体系结构及其与量子软件的互动

付祥

国防科技大学

3

面向超导量子硬件的控制微体系架构

张孟禹

腾讯量子实验室

4

基于哈密顿量模拟算法的量子编译技术

劳玲玲

西北工业大学

5

Panel环节

卢凯

武成岗

尹首一

李超

单征

 

国防科技大学

中国科学院计算技术研究所

清华大学

上海交通大学

信息工程大学 


论坛主席


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郭国平

CCF量子计算专业组秘书长

中国科学技术大学 物理系教授/微电子学院副院长


中科院量子信息重点实验室副主任,合肥综合性国家科学中心人工智能研究院资深研究员。作为首席科学家先后承担科技部2011年度导向性项目(超级973)“固态量子芯片研究”、2016年度国家重点研发计划项目(A类)“半导体量子芯片”、国家2030项目“硅基量子计算”。获国家杰出青年基金(2016)和科技部中青年创新领军人才国家人才计划(2019)支持。获第十四届中国青年科技奖。合肥本源量子计算科技有限责任公司创始人兼首席科学家。


论坛共同主席


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吴俊杰

国防科技大学 研究员


CCF杰出会员,CCF量子计算专业组常务委员,曾任CCF体系结构专业委员会秘书长(2011-2019)。国防科技大学计算机学院量子信息研究所兼高性能计算国家重点实验室主任。从事量子计算方向研究,主持研制成功银河鲲腾QW2020量子计算系统、QUANTA VQS16量子计算系统等,在量子霸权标准、光量子芯片等方面的研究成果多次登上科技日报等国内外科技媒体。在Science Advances、National Science Review、Physical Review Letters等发表论文,获湖南省自然科学一等奖等。


报告及讲者介绍


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孔伟成

合肥本源量子计算科技有限责任公司 轮值董事长、量子测控总监


中国科学技术大学物理学博士,工程师,合肥市领军人才。从事量子计算机的硬件建设以及量子芯片测控技术研发。承担安徽省科技创新“攻尖”计划“量子计算硬件和软件研发项目”、2021年安徽省科技重大专项揭榜挂帅“超导量子计算的超低温微波互连系统”等项目。研制出首款国产量子计算机控制系统——本源量子测控一体机、首台工程化超导量子计算机原型机——本源悟源,并参与研制首款国产量子操作系统——本源司南。


报告题目:从量子测控系统到工程化量子计算机


量子芯片是由量子比特构成的信息处理器。信息处理的过程,就是对量子比特的测量与控制。目前适用于百位量子比特的专用量子测控系统已经面世,但该系统对普通用户并不友好。为了便于量子计算机的推广使用,需要研发可部署量子操作系统的量子测控系统,借助软硬件支持,将量子测控技术隐藏在底层,更好地实现量子计算机资源调度、任务管理、信息转化、结果反馈等功能。这是工程化量子计算机的核心要求之一。本报告将基于量子测控系统和量子操作系统两个层面,介绍我们团队近期的一些主要工作。

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付祥

国防科技大学QUANTA团队 助理研究员


CCF量子计算专业组、体系结构专委执行委员,2011、2014、2018年本硕博分别毕业于清华大学、国防科学技术大学和荷兰代尔夫特理工大学。主要研究目标是以可编程的方式控制量子芯片,代表工作包括第一个量子控制微体系结构QuMA、可执行的量子计算指令集eQASM和全面的量子-经典异构编程框架Quingo,获体系结构A类会议MICRO-50最佳论文奖,入选2017体系结构会议论文最佳选录(Top Picks’17)。最近感兴趣的问题包括量子程序语言、量子编译和量子计算体系结构等。


报告题目:量子控制体系结构及其与量子软件的互动


量子控制体系结构是量子软硬件的接口:既要能够以精确的时序在目标输出端口产生预期的控制信号,控制量子状态的演化;又要向上层量子软件暴露一组功能完备的硬件编程接口,对接可编程量子软硬件。现有量子测控系统主要关注量子标定实验的需求,而在提供快速、高效的编程能力从而支持量子算法方面多有不足。本报告将分析已有量子控制系统与量子软件间的不匹配,然后与大家分享对于未来量子控制体系的发展和两层次量子指令集相关的一些思考。

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张孟禹

腾讯量子实验室 研究员


2018年研究生毕业于代尔夫特理工大学,同年加入腾讯。主要研究兴趣包括:量子控制微体系架构,量子指令集,测控系统硬件以及纠错解码架构等。


报告题目:面向超导量子硬件的控制微体系架构


量子控制体系结构做为量子计算机的中间层,起着帮助硬件层和算法层进行协作和交互的作用。随着量子比特数量和可执行电路层数的不断增长,这一架构的效率和可扩展性也受到了挑战。因为超导量子比特相对较短的退相干时间(在多比特系统中目前常见为几十微秒),量子控制微体系架构中任何的处理不及时都会导致额外累计的退相干错误,从而使得计算结果的正确性降低。本报告将介绍我们为解决该问题所做的工作,以及腾讯量子实验室内关于测控系统硬件等相关工作的进展与成果。

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劳玲玲

西北工业大学计算机学院 教授


劳玲玲于2012年获得哈尔滨工业大学学士学位,2014年获得西北工业大学硕士学位,2019年获得荷兰代尔夫特理工大学博士学位。2020年至2022年于英国伦敦大学学院进行博士后研究。主要研究方向为容错量子计算,量子纠错,量子计算机体系结构,量子编译等。先后参与了英特尔的‘Advance quantum computing’项目和EPSRC的量子软件项目。发表论文10余篇,包括2篇CCF A 类计算机体系结构顶级会议ISCA和一篇TCAD。


报告题目:基于哈密顿量模拟算法的量子编译技术


量子模拟是量子计算机最重要的潜在应用之一。定义算法的高层量子电路需要被编译成与量子硬件约束相兼容的低层电路。通用量子编译器缺乏对量子算法本身特性的优化。已有专用量子编译器通常仅适用于基于CNOT的量子指令集。为提高量子编译性能,我们设计了基于量子模拟算法的编译器2QAN,可适用于不同的拓扑结构和量子指令集。在谷歌、IBM和Rigetti量子原型机上的实验结果表明,2QAN相比其他编译器可以极大地缩小量子电路大小和提高量子模拟算法的保真度。


Panel嘉宾


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卢凯

国防科技大学计算机学院院长/研究员,银河、天河超级计算机总设计师

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武成岗

CCF体系结构专业委员会主任

中国科学院计算技术研究所 正高级工程师/关键技术人才

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尹首一

清华大学集成电路学院 教授/副院长

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李超

CCF体系结构专业委员会副主任

上海交通大学计算机科学与工程系 长聘副教授

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单征

CCF量子计算专业组副主任

信息工程大学 教授


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