今天，微软宣布了Azure Quantum的新进展，旨在加速科学发现。
从彻底改变农业的铁器时代到彻底改变我们沟通方式的硅器时代，新材料总是为社会进步创造拐点。这个领域的进展将是变革性的。例如，运输业可以开发出更高效和强大的电池。 制药研究人员可以开发新药。化学工业将能够为我们日常使用的产品发现更安全和更可持续的化合物，如电子产品、油漆和纺织品。而最重要的是，科学家将能够解决社会最紧迫的挑战，如扭转气候变化和解决粮食不安全问题。
然而，理解自然并不是一件容易的事。为了准确计算分子的最复杂的量子状态，仅仅100个电子的能量状态的数量就可以超过可见宇宙中的原子数量。
现在，随着新一代人工智能的出现，世界上最先进的人工智能模型正与我们的通用用户界面--自然语言--和自然界的基础语言--化学--走到一起，迎来了科学发现的新时代。而这只是第一步，我们正在准备迎接一个更大的转变：量子超级计算。
创新者可以在Azure Quantum中开始尝试使用世界上最好的量子硬件，并准备在量子超级计算成为现实时解决更复杂的问题。我们正在快速接近科学家和企业能够解决以前难以解决的问题以释放增长和人类进步的时代。
今天，我们在Azure Quantum中引入了三项进展，以实现这一愿景。
1.蔚蓝的量子元素
Azure量子元素通过整合高性能计算（HPC）、人工智能和量子计算方面的最新突破，加速科学发现。
通过Azure Quantum Elements，科学家和产品开发人员可以：
- 通过加速研发管道和更快地将创新产品推向市场来减少影响的时间和成本，一些客户看到从项目启动到解决方案的速度加快了6个月到1个星期。
- 大幅增加新材料的搜索空间，有可能从数千种候选材料扩展到数千万种。
- 将某些化学模拟的速度提高50万倍，这相当于将一年的时间压缩到一分钟。
- 通过今天用人工智能和HPC解决量子化学问题，为规模化的量子计算做好准备，同时用现有的量子硬件进行实验，并在未来优先使用微软的量子超级计算机。
利用这一综合系统，研究人员可以以前所未有的规模、速度和精确度在化学和材料科学方面取得进展。
规模。 科学家们可以了解生产一种产品所需的复杂反应，找到新的候选者，并优化整个过程。例如，科学家现在可以使用Azure量子元素来探索由5万个基本步骤组成的复杂反应中的150万个潜在配置。早期采用者已经在使用这种大规模的方法来寻找更可持续的替代物，用于许多日常产品，或用于创新场景的全新产品。
速度。 Azure Quantum Elements通过整合微软专门的化学人工智能模型来加速模拟，这些模型是我们在数百万化学和材料数据点上训练的。 我们将这些模型建立在你在其他地方看到的生成性人工智能的相同突破性技术之上。虽然Copilot了解人类的语言，但Azure Quantum Elements也了解大自然的语言--化学。
精度。 今天，科学家们正在使用独特的人工智能模型和HPC规模来运行模拟，其精度之高是以前所没有的。Azure量子元素还整合了经典和量子计算，为实现更高的模拟精度提供了一条通道。科学家们认为，在未来，量子超级计算机将实现100倍精度的预测性化学设计。
行业创新者，包括巴斯夫、阿克苏诺贝尔、AspenTech 、 庄信万丰庄信万丰、SCGC和1910 Genetics已经采用Azure Quantum Elements来改变他们的研究和开发，今天，其他人也可以加入他们。Azure量子元素将在几周后进行私人预览，你今天就可以注册以了解更多。
2.Azure Quantum中的Copilot
Azure Quantum中的Copilot帮助科学家使用自然语言来推理复杂的化学和材料科学问题。
通过Azure Quantum中的Copilot，科学家可以在云端超级计算、先进的人工智能和量子的结构上完成复杂的任务，并与他们现在使用的工具整合在一起。它可以生成基础计算和模拟，查询和可视化数据，帮助获得复杂概念的指导性答案。正如微软其他产品中的Copilot正在改变软件开发、生产力和搜索一样，我们的目标是让Azure Quantum中的Copilot改变并加速科学发现--无论是创造更安全、更可持续的产品，加速药物发现还是解决地球上最紧迫的挑战。
Copilot还帮助人们了解量子计算，并为当今的量子计算机编写代码。它提供了一个完全集成的、基于浏览器的体验，可以免费试用，有一个内置的代码编辑器、量子模拟器和无缝代码编译。我们设计它是为了使复杂的东西更容易管理，并帮助任何人探索量子、化学和材料科学，同时使这些变革性的领域更接近。今天就来看看吧。
3.微软通往量子超级计算机的路线图
当组织能够用量子超级计算机准确地设计新的化学品和材料时，最终的解锁将到来。我们的行业将遵循与经典超级计算机在20世纪所做的类似的路径。从真空管，到晶体管，再到集成电路，基础技术的进步将促成规模和影响。
随着我们作为一个行业的进步，量子硬件将落入量子计算实施水平的三个类别之一：
- 第1级--基础性的： 在噪声物理量子比特上运行的量子系统，其中包括今天所有的噪声中级量子（NISQ）计算机。
- 第2级--弹性的： 在可靠的逻辑量子比特上运行的量子系统。
- 第三层次--规模：量子超级计算机可以解决有影响的问题，即使是最强大的超级计算机也无法解决。
为了达到规模，需要有基础物理学的突破。微软已经实现了这一突破，今天在美国物理学会的一份杂志上展示了同行评审的数据。
这意味着，微软已经实现了走向量子超级计算机的第一个里程碑。我们现在可以创造和控制马约拉纳量子粒子。有了这一成就，我们在设计一个新的硬件保护的量子比特的道路上走得很顺利。有了它，我们就可以设计出可靠的逻辑量子比特，以达到弹性水平，然后再进展到达到规模。
量子超级计算机将能够解决在经典计算机上难以解决的问题，并且能够解决我们世界面临的最复杂的问题。要做到这一点，它必须同时具有性能和可靠性。客户需要了解一个量子系统解决实际问题的能力如何，从机器到网络开销。这就是为什么衡量一台超级计算机不能是计算物理或逻辑上的量子比特。
为了了解一台超级计算机的性能，我们的行业需要一个新的衡量标准。为此，我们提供了可靠的每秒量子操作（rQOPS）这一指标，它衡量在一秒钟内可以执行多少个可靠的操作。它考虑了整个系统的性能，而不仅仅是量子比特的性能，因此可以保证一个算法的正确运行。
我们的行业还没有从NISQ时代过渡，因此，今天的量子计算机都处于一级，rQOPS为零。第一台量子超级计算机将至少需要100万rQOPS，并将扩展到10亿以上，以解决有影响的化学和材料科学问题。
共同加快科学发现的步伐
随着任何创新技术的出现，都有需要计划和减轻的风险。微软的人工智能原则指导我们，这些基本原则也适用于量子。当我们开发像Azure Quantum Elements这样的新服务和设计我们的第一台量子超级计算机时，我们将在整个过程中采用额外的严格措施，并纳入反馈。
我们现在也在为一个量子安全的未来做准备。微软有一个全面的计划，以确保我们所有的服务保持安全，并与我们的客户和行业合作，支持这一重要的过渡。
摆在我们面前的机会是巨大的。科学家和企业将彻底改变日常产品的构成要素，以开创一个创新和经济增长的新时代。我们可以一起将化学和材料科学的未来250年压缩到未来25年。
请加入萨蒂亚-纳德拉和我今天在太平洋时间上午8点举行的 "加速科学发现"的虚拟简报会，或者稍后通过点播观看。我们将分享更多关于Azure Quantum Elements私人预览、Azure Quantum中的Copilot以及我们的量子超级计算机路线图。