随着云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等新兴技术的飞速发展，人们对于算力的需求也呈现出了指数级的迅猛增长。面对日益增长的海量数据和水涨船高的算力需求，越来越多的专业人士开始寻求和探索比传统的通用计算机更加高效的解决方案。

作为一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，量子计算的处理速度要远远胜过传统的通用计算机。也正因为如此，从欧美发达国家到中国等发展中国家，世界各国都对量子计算给予了高度重视。

在近期举办的“先导杯”计算应用大奖赛上，许多参赛选手就向量子计算领域的世界难题发起了冲击。

逐鹿量子计算，冲击世界难题

作为中国计算领域的行业盛事，以“纵横驰骋 ‘码’上争锋”为主题的第二届“先导杯”计算应用大奖赛暨颁奖典礼，于近日在北京完美收官。

该赛事由曙光信息产业股份有限公司、北京百度网讯科技有限公司主办，并联合了郑州大学等高校科研院所为大赛提供业界领先的计算算力平台和应用实践平台，更邀请了多位咨询专家和评审专家现场为参赛选手提供帮助。

自开赛以来，大赛汇聚了来自国内外共计1500余选手、1000余战队，涵盖了北京大学、清华大学、慕尼黑大学等国内外知名学府，浦发银行、滴滴、小米科技等优秀企业。最终51支战队会师决赛，在智能交通检测、量子计算、开放应用、CP2K、特征值求解、SPMV、tracer2d等7大赛道展开最后角逐，共同瓜分300万大奖。

如何结合现有量子计算软硬件水平，在二元有限域上非线性布尔方程组求解上实现突破和加速，是国内外当前重点研究和亟待解决的重要问题之一。为此本届“先导杯”大赛特地设置了《二元有限域上非线性布尔方程组求解量子算法研究与优化》赛题，并部署了量子计算模拟运行环境，希望参赛选手基于赛事平台部署的量子计算开源框架Qiskit，采用Grover量子算法实现二元有限域上非线性布尔方程组求解。

量子计算赛道前景可期

当谈到对本届“先导杯”大奖赛的感受时，中科曙光计算应用首席科学家吉青博士表示：“这届大赛让我印象最为深刻的，就是加入了量子计算赛道。很多参赛战队用了很多新奇的算法，将量子计算和经典传统计算进行了结合，这让我们看到了更多的希望，看到了未来的曙光。”

中科院物理研究所研究员、博士生导师范桁表示，许多参赛选手和战队都在大赛中展现出了非常高的水准，其来源覆盖了高校博士生、本科生以及企业等多种渠道，行业背景也各不相同。这说明量子计算已经从纯学术研究领域逐渐被工业界所认识和接受，各行各业都对其投入了更多关注。“量子计算将来肯定是一项变革性的技术，越多的人进入这个领域，就越能促进量子计算的发展，越能加快技术的实用化。”

“这次大赛让我感到比较吃惊的是，无论是对量子算法的理解，还是对量子算法的实现，不少选手都加入了自己的创新性方法，这体现出量子计算在中国的发展非常快，不同行业领域都非常关心量子计算。希望以后我国的量子计算在硬件快速发展的同时，在软件和算法上也能跟上来，在国际上取得领先地位。”中国科学院理论物理研究所、博士生导师张潘说道。

硬件、算法、软件、生态都要齐头并进

针对第二届“先导杯”新增的量子计算赛道，参赛选手们提交的比赛成果对于产业实际应用又具备怎样的价值呢？

吉青博士指出，目前在量子计算领域，我国已经重点扶持了中国科学技术大学、清华大学、南方科技大学等众多高校科研机构，包括中科院物理所也在做量子计算的研究，但是在算法方面暂时还没有像硬件那样得到社会的广泛关注，本届“先导杯”新增加的量子计算赛道正好弥补了这一缺陷。“我们应该‘先行先试’，在做机器的同时就预先想到下一步。我相信在机器做出来的那一瞬间，就会意识到算法会是一个非常严重的问题，所以‘先导杯’可以说是相当有前瞻性的。”

范桁表示：“量子计算有两个问题，一个是怎么把它做出来，一个是怎么把它用起来，这两个问题目前都还没有解决，这两条道路大家也一直都在探索。量子计算的应用与实用化在当前仍然是非常前沿的研究课题，这次‘先导杯’增加了量子计算赛道就是一个很好的实践，可以加速推进量子计算的产业发展和应用落地。”

张潘指出，通过这一次“先导杯”大奖赛，可以看到许多参赛选手不光重视量子算法的改进和应用，而且还开始结合量子和经典算法的各自优势，同时注重譬如国产异构加速卡的高级设计，也就是快速计算设备的应用。这将会对产业产生巨大的推动，同时让人们意识到量子计算不光是硬件和算法，而且还有软件和生态的建设，从而在各个方面齐头并进、共同发展。

全面开花：“先导杯”大赛成果展示

在新增的量子计算赛道上取得突破的同时，此次“先导杯”大奖赛在智能交通检测、开放应用等其他赛道上也是硕果累累，其成果数量和质量均远超首届大赛。

其中首届“先导杯”的最大赢家“香蕉牛奶”战队（原“榴莲牛奶”战队），在本届大赛中继续横扫诸多实力强劲的竞争对手，揽获了CP2K赛道、tracer2d赛道一等奖，以及SpMV赛道、特征值求解赛道二等奖。

作为本届报名人数最多、竞争最为激烈的智能交通检测赛道，则成为了本届大赛成果产出最多、奖金比例最高的赛事。其中力克群雄获得金奖的“Seigato”战队，就分别针对自动驾驶、智能导航、城市道路环境变化监测提供了解决思路及方案，在实时地图导航场景下不同种类交通检测的实时提醒、规范车主驾驶行为、保障用户出行等方面发挥了重要作用。

除此以外，来自中科院软件所的“ISCAS-SC”战队在本届大赛中同样表现出色，其提交的应用项目通过高准确的对流的数值模拟算法，对水汽运动进行特殊传输模拟，可为数值天气预报以及雾霾预警提供算法及应用支持。

据统计，本届“先导杯”大赛共计产出400余份创新应用的移植、优化成果，涉及生命科学、材料模拟、计算化学、物理、天文、气象、海洋、石油、地质等20多个领域的交叉应用，成为同类计算机应用大赛中当之无愧的领先者，在应用和技术方面均实现了多方突破。

中国工程院院士、大赛咨询委员会副主席孙凝晖表示，本次大赛除了传统的计算应用之外，还涌现出了人工智能、大数据等新的领域，切实推动一批基础软件及重要应用领域的突破和创新，极大地促进了计算应用发展。希望“先导杯”大赛持续办下去，助力中国的计算应用发展得更好。

打造中国计算人才培养生态

伴随着中国计算产业的高速发展，我国在计算人才方面的缺口问题也变得日益突出。而第二届“先导杯”计算应用大奖赛在涌现众多创新成果的同时，也对中国计算人才的挖掘与培养做出了积极贡献。

“在鼓励计算应用创新的同时，‘先导杯’也是一种挖掘和培养计算人才的途径和方式。事实上除了‘先导杯’之外，我们和高等院校、科研机构以及企业，都有一些人才培训和产教融合的合作项目。这种‘产学研’一体化的发展模式，目的就在于打造良好的中国计算人才培养生态。明年我们可能还会有一些新的形式，继续对‘先导杯’做更多优化，包括继续补充其他的生态合作。”中科曙光副总裁李斌博士介绍道。

李斌博士透露，与首届“先导杯”相比，本届大赛吸引了更多高水准的选手和战队，竞争也更加激烈。此外大赛在赛题设置、组织优化、环节衔接等各个方面，也较上一届有了明显进步。后续中科曙光还将为其赋予项目孵化、产业合作等更多功能，让平台的作用能够再次跃升一个台阶。

“目前我国计算硬件设施上已达到了世界领先水平，但计算软件生态、软件人才及应用领域还存在短板，这需要产学研各界共同努力把产业应用短板补齐，这也是我们举办‘先导杯’大赛的初衷。”中科曙光高级副总裁任京暘表示，“未来我们希望能够通过产业界合力，在通用软件领域和关键领域取得更多突破，也希望大家持续为‘先导杯’建言献策，力争让明年大赛办得更好，更好地推动计算产业发展。”