中国信通院：量子云计算发展态势研究报告（2020年）（48页）.pdf

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1、量子云计算发展态势量子云计算发展态势 研究报告研究报告 （20202020 年）年） 中国信息通信研究院技术与标准研究所中国信息通信研究院技术与标准研究所 20202020 年年 1010 月月 版权声明版权声明 本报告本报告版权属于版权属于中国信息通信研究院中国信息通信研究院，并受法律保护，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，本报告文字或者观点的， 应应注明注明“来源：来源：中国信息通信研究院”中国信息通信研究院” 。违反上述声明者，。违反上述声明者， 本本院院将追究其相关法律责任。将追究其相关法律责任。 前前 言言 人类正处于第四次

2、工业革命的开端，量子计算则被视为继人工 智能之后，又一个具有颠覆性影响的领域。当前，量子计算处在快 速发展阶段，新技术层出不穷，随着量子计算硬件、软件、配套平 台的不断进步，量子计算对行业吸引力随之提升。以何种方式展示 量子计算优势、 体现商业应用潜力是量子计算领域的重点关注方向。 在此背景下，量子云计算将量子计算与经典互联网相结合，依托经 典信息网络提供量子计算硬件与软件相关的普惠服务，成为未来量 子计算能力输出的主要途径之一。 国内外云计算企业、初创公司和科研机构看好量子云计算产业 与应用的发展潜力，在技术与服务模式方面各具特色，并开展了提 前布局。技术方面，量子云计算技术架构逐渐成型；应

3、用方面，量 子云计算服务探索开始兴起； 产业方面， 量子云计算发展态势良好。 本蓝皮报告通过梳理和分析国际、国内量子云计算整体发展状 况，从技术、服务、产业、测评四个方面阐述了量子云计算发展特 点及态势，为业界推动量子云计算产业和生态未来发展提供参考。 目目 录录 一、概述 . 1 二、量子云计算助力量子计算技术发展 . 2 （一）量子云计算技术架构逐步成型 . 3 （二）量子云计算关键技术协同发展 . 4 （三）量子云计算亟需多维研究推进 . 9 三、量子云计算服务探索日益升温 . 11 （一）角色定位日渐清晰 . 11 （二）服务模式逐渐成型 . 12 （三）应用场景多方探索 . 15 四

4、、量子云计算产业发展势头良好 . 20 （一）国际巨头百家争鸣，竞争如火如荼 . 20 （二）国内产业逐步兴起，发展态势良好 . 27 五、量子云计算测评工作初步展开 . 30 （一）测评体系 . 31 （二）测评实例 . 33 （三）小结 . 36 六、发展前景与建议 . 37 （一）机遇挑战 . 37 （二）发展建议 . 40 图图 目目 录录 图 1 量子云计算技术架构示意图 . 3 图 2 量子云计算服务模式及主流厂商 . 13 图 3 华为量子计算云平台量子化学模拟应用示例 . 16 图 4 本源量子计算云平台网络排序应用示例 . 17 图 5 量子卷积神经网络模型实现线路示例 .

5、18 图 6 基于 D-wave 量子退火机实现北京交通路线优化示例 . 19 图 7 IBM 量子云计算发展时间线 . 20 图 8 Google 量子云计算发展时间线 . 21 图 9 D-wave 量子云计算发展时间线 . 22 图 10 Microsoft 量子云计算发展时间线 . 24 图 11 Rigetti 量子云计算发展时间线 . 25 图 12 量子云计算测评体系图 . 32 图 13 量子云计算测评维度框架 . 33 图 14 平台软件功能检验测试配置 . 34 图 15 量子机器学习基准测试配置图 . 35 表表 目目 录录 表 1 平台 A 软件功能测试结果统计 . 3

6、4 表 2 平台 B 开源项目数据调查统计 . 34 表 3 平台 C 量子机器学习基准测试评估表 . 36 量子云计算发展态势研究报告（2020 年） 1 一、一、概述概述 量子计算机基于量子力学原理构建，量子态叠加原理使得量子 计算机的每个量子比特（qubit）能够同时表示二进制中的 0 和 1。 相较经典计算机，算力呈指数级爆发式增长，从而形成“量子优越 性” 。量子计算在特定计算任务上具备指数加速能力，有望成为“后 摩尔定律”时代新的计算形态，对潜在商业应用形成良性激励。在 量子计算尚未完全成熟和规模普及的前提下，以何种方式来展示量 子计算优势、吸引行业多方参与、发挥商业应用潜力是当前