量子计算云平台布局与趋势分析

最佳答案 匿名用户编辑于2025/03/12 16:02

2024年,量子云平台的发展依然聚焦于接入更强量子处理器、优化量子-经典混合算力、拓展业务以及深化应用合作等方面。

1.云平台布局

在量子计算领域,量子计算机由于操作流程极为复杂,同时采购与长期维护所需成本十分高昂,这形成了一道较高的技术门槛,极大地限制了终端用户对其进行直接接触与使用。 从硬件层面来看,量子计算云平台的接入模式主要分为量子计算整机厂商自研设备接入与云服务接入两类。硬件厂商主导型:以IBM、Google、Rigetti、IonQ、Xanadu、中电信量子、国盾量子、华翊量子、量旋科技、中科酷原、本源量子等企业为代表,通过云平台直接提供自主研发的量子计算机或基于经典计算资源的量子模拟器;云服务集成型:AWS Braket集成Rigetti、IonQ等厂商的量子系统;弧光量子后接中电信量子、国盾量子、亚马逊Amazon Braket等硬件平台;Microsoft AzureQuantum对接Quantinuum等硬件平台,形成了跨技术路线的量子算力资源池。

此外,为实现复杂算法,各云平台供应商持续升级量子芯片性能,在量子比特数量、线路深度等关键指标上取得突破。例如,美国Rigetti公司推出的84比特量子计算机Ankaa-3已通过其自有云平台,服务其合作伙伴,并计划于2025年第一季度在Amazon Braket和Microsoft Azure云市场上线。 软件方面,主要包括量子基础设施即服务(Q-IaaS)、量子平台即服务(Q-PaaS)、量子软件即服务(Q-SaaS)这三种模式,涵盖了从基础设施到应用软件的全栈服务,用以满足不同用户的需求,即为用户提供直观、实例化的量子计算接入与算力服务。Q-IaaS层:提供稀释制冷机(10mK级别)、低温电子学系统(4K温区)等物理基础设施的远程接入;Q-PaaS层:部署Qiskit(IBM)、Cirq(Google)等开发框架,支持混合量子-经典算法编排;Q-SaaS层:集成化学模拟(材料设计)、组合优化(物流调度)等垂直行业解决方案。

北美八家公司、欧洲五家公司和亚洲九家公司的量子计算云平台信息,涵盖了以下几个方面: 平台发布日期,能直观反映各平台的发展历程;硬件技术提供商,明确背后的技术支撑来源;后端硬件可访问性,关系到用户使用时的便捷程度;以及可访问的量子比特数,为衡量量子云平台计算能力的关键指标之一。从云平台数量的维度分析,中国、美国和欧洲的差距并不显著,表明在量子云平台的布局广度上,三方处于较为相近的水平。然而,深入到用户及社区活跃度层面,中国与美国相比,仍然存在较大差距。这与美国在量子计算领域起步较早,拥有更成熟的市场推广策略和用户培养体系有关,也反映出中国在提升量子云平台用户参与度和社区建设方面还有很大的发展空间。

2.云平台趋势

2024年,量子云平台的发展依然聚焦于接入更强量子处理器、优化量子-经典混合算力、拓展业务以及深化应用合作等方面。

更强量子处理器提升量子算力

可用的高品质量子比特数越多,用户越有可能实现更加复杂的算法。对此,各大量子机构不断研发拥有更多高品质量子比特的新一代处理器,并接入云平台,为用户提供更强的算力。

中国科学院量子信息与量子科技创新研究院研发并向国盾量子交付了504比特超导量子计算芯片“骁鸿”,用于验证国盾量子自主研制的千比特测控系统,并通过中电信量子“天衍”量子计算云平台向全球开放。

量超融合提升综合算力

混合算力平台通过深度融合经典计算资源和量子计算资源,实现了计算能力的提升。在当前量子计算硬件尚未完全成熟的情况下,单纯依赖量子计算机进行复杂计算仍然面临诸多挑战。混合算力平台则通过经典计算和量子计算的协同工作,将任务划分为经典部分和量子部分,分别交由经典计算机和量子计算机处理。这样,不仅可以充分利用现有的经典计算资源,还能够在核心任务上发挥量子计算机并行计算的优势,从而大幅提升计算效率。 混合算力平台的另一个优势在于其灵活性和可扩展性。依托云计算技术,混合算力平台能够按需分配计算资源,充分满足不同规模和复杂程度的计算任务需求。这种灵活性使得无论是科研机构还是商业公司,都能够根据自身需求选择合适的计算资源配置,从而降低了量子计算的使用门槛。

澳大利亚帕西超级计算研究中心将在其国家超级计算与量子计算创新中心加入由英伟达Grace Hopper超级芯片加速的英伟达CUDA量子平台,利用CUDA Quantum(一种开源混合量子计算平台,具有强大的模拟工具和编程混合CPU、GPU和QPU系统的能力)以及NVIDIA cuQuantum软件开发套件来加速量子计算工作流程。

鉴于这些优势,近年来,量子计算整机公司积极融入超算集群,致力于为用户提供更多选择。例如,国盾量子为合肥先进计算中心“巢湖明月”提供一台超导量子计算机、超量融合系统及相应配套的软硬件设施,并负责平台建成后5年的设备运维服务及运营。另一方面,依托云平台,量子计算公司可以不断与各应用领域公司开展合作,以提供更好的服务。

新功能、新工具、新业务改善用户体验

为提高用户使用体验,降低使用门槛,各量子云平台不断推出新功能、新工具、新业务。例如,QPerfect推出了量子模拟器平台MIMIQ 1.0,Quantinuum推出其一体化量子计算平台Nexus的测试版。

展望未来,随着量子计算硬件和软件技术的持续创新突破,混合算力平台将不断升级拓展,逐步提高量子计算在整体计算资源中的占比,实现量子计算资源的最大化利用,从而推动量子计算技术在更多领域深入应用和发展