马玥 天翼智库
量子计算进入高速发展时代，在目前量子计算硬件尚不成熟、研发运维成本高昂的情况下，量子计算云平台逐渐成为量子计算算力输出的主要形式，让更多研究人员和行业用户参与进来，进一步推进了量子计算硬件、软件、算法等的研发与应用。量子云平台是量子计算机走向应用的关键技术，更是建设量子计算生态的基础。
量子计算云平台为大众提供高效量子计算服务
一方面，量子计算云平台作为“桥梁”，实现了用户与量子计算系统间的交互。用户通过云平台获得访问权限，无需自行购买和维护硬件，即可访问量子计算资源、享受算法与应用。例如，IBM量子计算云平台为用户提供编写、运行、调试量子算法的渠道，且允许用户在IBM量子计算机上运行程序。另一方面，基于量子计算云平台实现高效的量子模拟，能在一定程度上加速研究进程，提升科研效率。例如，已有研究表明D-Wave量子计算机能够加速药物发现，提高药物分子的稳定性和效力，促进新药开发。此外，量子计算云平台支持量子安全计算，能辅助开发密码学新算法，抵抗量子计算攻击，保障数据交易的安全性与完整性。
国内外量子计算云平台“百花齐放”
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. 国际：以美国为主导，多平台已成业内范例
当前，国际上知名量子云平台主要由美国科技公司主导搭建，例如IBM的IBM Q Experience、微软的Azure Quantum、亚马逊的Amazon Braket等。
IBM Q Experience：最早的量子计算开源云平台，提供整套的量子计算开发工具，支持用户通过在线云平台或者python语言下的qiskit进行访问和使用量子计算资源。
Azure Quantum：提供霍尼韦尔、IonQ、量子线路公司三种不同的量子计算机后端，支持使用开源量子开发套件、Azure经典计算机及一款量子模拟器，以适配不同任务需求。
Amazon Braket：提供IonQ，Rigetti 、D-Wave三个量子后端设备的访问端口，并支持使用多种编程语言进行量子算法开发和测试。
以上这些云平台平台都提供量子计算资源和服务，支持多种编程语言和框架，满足不同层次和领域的用户需求，但在一些方面仍有差别，具体如表1所示。
表1 国际代表性量子计算云平台
2. 国内：产学研联合研发，国产量子计算云平台成果初现
美国基于先进量子云技术，较早也较为深入的布局了量子应用生态，并限制了我国对其部分量子资源的访问，例如目前IBM Quantum Experience等国外主流量子云平台已禁止国内IP访问，这为国内量子云平台提供了发展机遇。近年来，基于“产学研合作”模式，我国科研院、高等学校和相关企业联合研发量子计算云平台，并已取得一些成果。这些国产平台均在不同程度上提高量子比特数量，使其能应用于更复杂的量子计算任务和模拟，对我国量子计算技术发展和产业生态建设起到关键促进作用，具体如表2所示。
表2 我国自研典型量子计算云平台
我国量子计算云平台研发与应用尚存风险
问题一：量子计算云平台的硬件设备供应链不稳定
量子计算需要特殊材料、器件、仪表、环境系统等，相关设备的生产和采购均受国际市场影响，随时面临断供、涨价等风险，进而影响量子计算云平台的建设和运营。目前，受美国相关政策限制，量子计算机的关键硬件（例如低温系统、芯片、激光器、真空泵等）的供应链不稳定性较高，可能影响我国量子云平台相关项目的实施。
问题二：量子计算云平台的市场需求和商业模式不清晰
量子计算作为一种高端的计算服务，目前主要应用于政府、军事、科研等领域，尚未形成广泛的市场需求。同时，由于量子计算云平台存在投入成本高、回收周期长、盈利模式不清晰等问题，导致运营商在推广和落地方面存在困难，且定价无法满足大众消费能力。
运营商在量子计算云平台方面的两点建议
建议一： 完善战略储备与风险评估机制，多元供应链和自主研发并行
为更好应对“卡脖子”问题，一方面，运营商应针对量子计算硬件等资源建立一套完整的战略储备机制与风险评估机制，有计划地储备相关资源，并实时监控供应链市场，及时更新评估结果，调整采购策略，降低风险。另一方面，运营商应采用多元化的硬件设备供应链，积极同国内外供应商建立合作关系，同时，参与或支持本土产业在特定领域的自主研发，逐渐减少对国际市场的依赖。
建议二：以解决实际问题为核心，灵活拓展商业模式
运营商应将量子计算云平台贴近企业实际需求。现阶段，量子计算云平台适用于小规模问题研究，重点是应用可行性，基于平台能力（例如网络/业务参数优化、机器学习模型云训练等）为交通运输业供应链优化、线路规划，金融业市场建模、投资组合优化、风险管理，零售业个性化推荐等多行业提供帮助。未来，应将云平台进一步升级为量子计算边缘平台，重点验证指数级和多项式级加速能力，并基于平台能力（例如网络资源优化、模型边缘训练等）解决中等规模问题。此外，运营商还应兼顾拓展商业模式（例如模块化定价、服务定制、合作盈利等），以满足不同行业、不同规模、不同类型客户的消费需求。
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发表于 2023-11-22 13:33:19