专题:量子信息技术2023年第7期量子计算云平台的架构与发展张萌王敬赵文玉张海懿(中国信息通信研究院技术与标准研究所,北京100191)摘要:量子计算机软硬件尚不成熟,环境要求严苛,运维成本高,无法满足个人用户本地部署的要求,而云平台已成为量子计算科普教育、算法开发以及应用创新的试验床。在介绍量子计算云平台国内外发展现状及其服务模式分类的基础上,总结提出通用功能架构模型,进一步分析量子计算云平台发展前景,并针对面临的主要挑战提出未来发展建议。关键词:量子计算;云平台;功能架构中图分类号:O413;TN929.1文献标志码:A引用格式:张萌,王敬,赵文玉,等.量子计算云平台的架构与发展[J].信息通信技术与政策,2023,49(7):27-35.DOI:10.12267/j.issn.2096-5931.2023.07.0040引言量子计算利用量子态的纠缠、叠加等特性提供一种新的计算范式,有望在特定计算困难问题求解过程中提供指数级加速,是后摩尔时代先进计算有力候选方案之一。目前,量子计算硬件研发存在多条技术路线,其中超导技术路线备受关注,国内外科技企业纷纷布局,离子阱、光量子、硅量子点、中性原子等其他技术路线近年来科研成果也是亮点纷呈[1-13]。总体而言,量子计算硬件研发还处于前沿探索和开放竞争的状态,尚未达到实用化阶段。同时,基于含噪声的中型量子(NoisyIntermediateScaleQuantum,NISQ)硬件的应用探索也如火如荼地进行,但仍面临“不可能三角”的困局[14],即同时具有量子优越性、实用价值以及NISQ硬件可行性三个条件的“杀手级”应用尚未找到。未来,量子计算产业落地需要同时推动硬件研发和应用探索。考虑到量子计算硬件尚不成熟,并且需要高额的研发、运维成本,为了让更多的研究人员和行业用户参与量子计算硬件、软件、算法和应用的研究,近年来量子计算云平台逐渐成为量子计算算力输出的主要形式。用户依托经典的信息网络基础设施,访问云端的量子计算处理器。用户编写的量子线路或程序通过网络提交给云端的经典服务器进行编译和下发,在真实的量子处理器硬件或量子线路模拟器上运行,运行结果最终反馈给用户,实现运算的闭环运行。目前,国内外许多研究机构和企业陆续发布自己的量子计算云平台,以此推动量子计算产业落地和生态建设已成为业界共识。1发展现状与分类1.1国内外发展现状目前,量子计算云平台提供商主要分布在美国、加拿大、欧洲与中国。其中,美国布局量子计算云平台比较早,以IBM、亚马逊、谷歌、微软为代表的科技公司和以Rigetti、Strangeworks等为代表的初创企业先后...
