隨著近幾年量子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，量子計(jì)算被認(rèn)為是未來具有顛覆性影響的新型計(jì)算模式之一。近期，光量子計(jì)算機(jī)“九章”和超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之二號(hào)”使得中國成為唯一在兩條技術(shù)路線上實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”的國家。盡管如此，但距離其走向通用還需要時(shí)間。

提高公眾使用量子計(jì)算機(jī)的便捷性則是走向通用的必經(jīng)之路，這其中就包括設(shè)計(jì)各類量子計(jì)算指令集以控制量子計(jì)算機(jī)。目前國際上量子領(lǐng)域有很多指令集，各自定義不同，標(biāo)準(zhǔn)不一。

12月2日，中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院量子計(jì)算云平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱量子創(chuàng)新研究院云平臺(tái)）公開發(fā)布了用于量子計(jì)算物理系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)控的指令集QCIS(Quantum Control Instruction Set)，這意味著云平臺(tái)將支持用戶遠(yuǎn)程調(diào)用其開放接口，在真實(shí)量子計(jì)算原型機(jī)上進(jìn)行“云端”量子編程實(shí)驗(yàn)。

據(jù)了解，全球各大量子云平臺(tái)，如IBM等廣泛使用的是QASM(Quantum Assembly Language指令集，其主要針對(duì)量子門的抽象表達(dá)。而此次量子計(jì)算云平臺(tái)發(fā)布的QCIS指令集則針對(duì)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)控制，旨在將硬件控制用指令進(jìn)行抽象標(biāo)準(zhǔn)化。

其次，除包含QASM指令集的功能外，QCIS還側(cè)重物理系統(tǒng)的標(biāo)定、校準(zhǔn)以及量子操控的實(shí)現(xiàn)，更符合超導(dǎo)量子計(jì)算硬件系統(tǒng)當(dāng)前發(fā)展階段的特點(diǎn)和要解決的實(shí)際問題。

QCIS與 QASM的區(qū)別在于，前者面向的是原始的物理系統(tǒng)而后者是對(duì)量子門的抽象表達(dá)。QCIS和物理系統(tǒng)有比較緊密的的耦合，原則上QCIS和量子處理、控制系統(tǒng)是綁定的。如果物理系統(tǒng)發(fā)生大的變化，比如qubit從Transmon Qubit換成Flux Qubit或Phase Qubit, 耦合器從Gmon換成腔耦合等，QCIS也要有全新的版本才能適配。

QCIS指令集大幅地提升了用戶在量子計(jì)算云平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室中對(duì)12比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)的操控能力。通俗地說，用戶只要有量子計(jì)算云平臺(tái)的賬戶和實(shí)驗(yàn)積分，就可以通過QCIS指令集在本地用編程語言調(diào)用量子計(jì)算云平臺(tái)開放的接口，進(jìn)行遠(yuǎn)程提交實(shí)驗(yàn)，開始真正的云端量子編程。

同時(shí)，不管是QCIS指令集還是“祖沖之二號(hào)”的編譯語言，此前都是科研人員內(nèi)部使用，本次為首次對(duì)外開放。QCIS指令集優(yōu)化了軟件方面對(duì)量子計(jì)算實(shí)體機(jī)操控的技術(shù)性能，提升線路操作在物理機(jī)上的精度。作為第一個(gè)面向超導(dǎo)量子物理系統(tǒng)的編譯指令集，QCIS突破了現(xiàn)有超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)的操控精度，實(shí)現(xiàn)中國量子計(jì)算技術(shù)自主可控，保障了中國在該技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)性和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

除此之外，量子創(chuàng)新研究院云平臺(tái)是目前國內(nèi)接入量子比特?cái)?shù)目最多的真實(shí)量子計(jì)算原型機(jī)的云平臺(tái)。今年2月，量子創(chuàng)新研究院、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、量子科技龍頭企業(yè)國盾量子等聯(lián)合將量子計(jì)算云平臺(tái)接入的超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)升級(jí)至12比特；4月，量子計(jì)算云平臺(tái)完成架構(gòu)更新，獲得了產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域用戶的廣泛好評(píng)。

未來，云平臺(tái)將更新更多編譯語言，同時(shí)進(jìn)一步豐富QCIS指令功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件更為復(fù)雜的操作。在硬件方面，國盾量子將為量子計(jì)算云平臺(tái)接入更大規(guī)模的超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)提供支持。

【來源：C114通信網(wǎng)】【作者：余予】

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