近日，北京玻色量子科技有限公司（以下簡稱“玻色量子”）自主研發(fā)的兩大發(fā)明專利“基于光量子計算機的分子相似性計算方法和裝置”與“一種MIMO系統(tǒng)波束選擇雙向優(yōu)化方法、裝置、介質(zhì)及設備”獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。

這是光量子計算在藥物設計與5G通信兩大行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實用化突破的核心專利，彰顯出玻色量子在完成數(shù)十項核心自主技術(shù)專利基礎矩陣之后，又在光量子計算實用化場景驗證階段的強勁實力。這既為玻色量子實現(xiàn)實用化“量子計算+”的產(chǎn)業(yè)應用穩(wěn)固筑基，也為玻色量子自主知識產(chǎn)權(quán)專利矩陣“添磚加瓦”。

發(fā)明專利證書

基于光量子計算機的分子相似性計算方法和裝置

傳統(tǒng)的藥物設計開發(fā)成本高、耗時長且失敗率高。因此，研究人員一直在尋找有著更高成功概率以提升效益藥物開發(fā)方法。藥物發(fā)現(xiàn)可分為基于受體和基于配體的藥物篩選。其中，基于配體的藥物篩選主要根據(jù)已知活性分子基團篩選與之相似的分子來作為先導化合物，然后進一步篩選驗證作為藥物候選分子。

現(xiàn)有方式是通過分子指紋在2D層面比較不同分子的相似性，但未使用分子中包含的全部有效信息，如分子的3D構(gòu)象等。分子3D構(gòu)象在真實反應體系中和蛋白結(jié)合時具有重要影響，而基于分子指紋方法得到的分子相似性會丟失這部分信息，因此通過分子指紋的相似性計算會導致假陽性率較高，即通過計算篩選出的高相似性化合物在真實實驗體系中并不具有活性，而且在分子數(shù)較大的化合物庫中篩選比較耗時。

因此，玻色量子自研出一種基于光量子計算機的分子相似性計算方法和裝置。基于分子結(jié)構(gòu)將需要計算分子相似性的兩個分子分別轉(zhuǎn)換為分子圖，分子圖的頂點表示該分子中的各個原子，分子圖的邊表示該分子中各個原子間的化學鍵連接；利用兩個分子圖構(gòu)建沖突圖，沖突圖的頂點來源于兩個分子圖中的兩兩頂點間的匹配映射，沖突圖的邊來源于沖突圖中各頂點間的判別結(jié)果。

再通過光量子計算機真機去求解沖突圖的最大加權(quán)獨立子集并獲得最大加權(quán)獨立子集中沖突圖的各個頂點的信息；通過最大加權(quán)獨立子集中沖突圖的各個頂點的信息計算兩個分子的相似性。這樣解決了傳統(tǒng)求解方式的求解速度慢，假陽性率高的缺點，有效提升了計算速度和準確率。

一種MIMO系統(tǒng)波束選擇雙向優(yōu)化方法、裝置、介質(zhì)及設備

大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）是無線通信領(lǐng)域的一項革命性技術(shù)，被認為是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。它利用基站上的大量天線來提高無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍和容量。通過利用大量天線，大規(guī)模MIMO可以同時提供多個數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)更高的吞吐量和更好的信號質(zhì)量。然而，在5G系統(tǒng)中實現(xiàn)大規(guī)模MIMO，波束選取是一個極大的挑戰(zhàn)。

在MIMO系統(tǒng)中，傳輸帶寬被劃分為子帶，MIMO波束選擇問題涉及選擇一組最大化一些性能指標（如滿足給定約束條件的單元格數(shù)量）的波束，以增強服務質(zhì)量。解決MIMO波束選擇問題對于優(yōu)化無線通信系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。現(xiàn)有技術(shù)對于大規(guī)模的MIMO波束選取問題的計算存在困難，隨著波束數(shù)和柵格數(shù)量的增大，問題規(guī)模增大，計算復雜度呈指數(shù)增加，求解難度急劇增大，現(xiàn)有求解技術(shù)難以在較短時間內(nèi)完成求解。當子波束有上百種，那么MIMO權(quán)值組就有上億種組合，基于經(jīng)典計算機的優(yōu)化算法，包括貪心算法，分支定界和模擬退火算法在這上億種MIMO權(quán)值組中選出最好的組合十分困難。

因此，玻色量子自研出一種MIMO系統(tǒng)波束選擇雙向優(yōu)化方法、裝置、介質(zhì)及設備。選取第一條件作為正向約束條件，第二條件作為篩選條件；依據(jù)第二二值變量表示高質(zhì)量柵格總數(shù)，以確定目標函數(shù)為最大化高質(zhì)量柵格總數(shù)；根據(jù)正向約束條件構(gòu)建第一二值變量和第二二值變量之間的約束；根據(jù)約束形成懲罰項，將懲罰項加入目標函數(shù)以形成二次無約束二元優(yōu)化模型；根據(jù)篩選條件基于波束信號強度和解進行驗證篩選，根據(jù)篩選結(jié)果確定每一扇區(qū)的波束選擇。從而高效解決了大規(guī)模MIMO的波束選擇中量子比特數(shù)龐大，量子計算資源消耗較大的問題。

玻色量子作為國內(nèi)領(lǐng)先的光量子計算硬科技公司，一直高度重視布局光量子計算及實用化場景應用等方面的核心專利，實現(xiàn)量子計算的實用化落地。2022年8月，玻色量子憑借在量子科技領(lǐng)域持續(xù)性科技研發(fā)投入與技術(shù)突破，以及知識產(chǎn)權(quán)方面的前瞻性布局與成果，成功入選“2022年度北京市知識產(chǎn)權(quán)試點單位名單”。2022年10月，玻色量子成功入選2022年中關(guān)村企業(yè)專利與技術(shù)標準項目支持單位名單，這是對玻色量子擁有核心自主技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的高度認可。

目前，玻色量子已完成了數(shù)十項量子計算相關(guān)專利布局，并在2024年4月發(fā)布了具有550計算量子比特的新一代相干光量子計算機——天工量子大腦550W。與清華大學、北京量子信息科學研究院、光大科技、國防科技大學、天津大學、北京交通大學等國內(nèi)數(shù)十所頂尖高校和研究機構(gòu)、知名企業(yè)達成學術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化的聯(lián)合合作，共建技術(shù)平臺，實現(xiàn)“科研界+產(chǎn)業(yè)界”的“產(chǎn)學研用”協(xié)同創(chuàng)新。

未來，玻色量子將采取以光量子計算自主專利為核心，多行業(yè)多場景的“量子計算+”實用化創(chuàng)新專利為壁壘的多矩陣布局模式，不斷堅持自主創(chuàng)新以不斷實現(xiàn)技術(shù)突破！