提高公众使用量子计算机的便捷性成走向通用的必经之路

随着近几年量子信息技术的不断发展，量子计算被认为是未来具有颠覆性影响的新型计算模式之一。近期，光量子计算机“九章”和超导量子计算机“祖冲之二号”使得中国成为唯一在两条技术路线上实现“量子计算优越性”的国家。尽管如此，但距离其走向通用还需要时间。

提高公众使用量子计算机的便捷性则是走向通用的必经之路，这其中就包括设计各类量子计算指令集以控制量子计算机。目前国际上量子领域有很多指令集，各自定义不同，标准不一。

12月2日，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院量子计算云平台(以下简称量子创新研究院云平台)公开发布了用于量子计算物理系统远程调控的指令集QCIS(Quantum Control Instruction Set)，这意味着云平台将支持用户远程调用其开放接口，在真实量子计算原型机上进行“云端”量子编程实验。

据了解，全球各大量子云平台，如IBM等广泛使用的是QASM(Quantum Assembly Language指令集，其主要针对量子门的抽象表达。而此次量子计算云平台发布的QCIS指令集则针对超导量子计算机硬件系统控制，旨在将硬件控制用指令进行抽象标准化。

其次，除包含QASM指令集的功能外，QCIS还侧重物理系统的标定、校准以及量子操控的实现，更符合超导量子计算硬件系统当前发展阶段的特点和要解决的实际问题。

QCIS与QASM的区别在于，前者面向的是原始的物理系统而后者是对量子门的抽象表达。QCIS和物理系统有比较紧密的的耦合，原则上QCIS和量子处理、控制系统是绑定的。如果物理系统发生大的变化，比如qubit从Transmon Qubit换成Flux Qubit或Phase Qubit, 耦合器从Gmon换成腔耦合等，QCIS也要有全新的版本才能适配。

QCIS指令集大幅地提升了用户在量子计算云平台实验室中对12比特超导量子计算原型机的操控能力。通俗地说，用户只要有量子计算云平台的账户和实验积分，就可以通过QCIS指令集在本地用编程语言调用量子计算云平台开放的接口，进行远程提交实验，开始真正的云端量子编程。

同时，不管是QCIS指令集还是“祖冲之二号”的编译语言，此前都是科研人员内部使用，本次为首次对外开放。QCIS指令集优化了软件方面对量子计算实体机操控的技术性能，提升线路操作在物理机上的精度。作为第一个面向超导量子物理系统的编译指令集，QCIS突破了现有超导量子计算原型机的操控精度，实现中国量子计算技术自主可控，保障了中国在该技术领域的先进性和核心竞争力。

除此之外，量子创新研究院云平台是目前国内接入量子比特数目最多的真实量子计算原型机的云平台。今年2月，量子创新研究院、济南量子技术研究院、量子科技龙头企业国盾量子等联合将量子计算云平台接入的超导量子计算原型机升级至12比特;4月，量子计算云平台完成架构更新，获得了产学研领域用户的广泛好评。

未来，云平台将更新更多编译语言，同时进一步丰富QCIS指令功能，实现对硬件更为复杂的操作。在硬件方面，国盾量子将为量子计算云平台接入更大规模的超导量子计算原型机提供支持。

关键词： 量子计算 云平台 计算硬件系统 远程控制