12月2日，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院量子計算云平臺（下稱“量子創(chuàng)新研究院云平臺”）公布了用于量子計算物理系統(tǒng)遠程調(diào)控的指令集QCIS，這意味著云平臺將支持用戶遠程調(diào)用其開放接口，在真實量子計算原型機上進行“云端”量子編程實驗。
量子計算被認為是未來具有顛覆性影響的新型計算模式之一，其有望通過量子力學的內(nèi)在特性來顯著提升計算能力，超越當今的超級計算機。
今年10月，超導量子計算機“祖沖之二號” 實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，使得中國成為唯一在兩條技術(shù)路線（光量子和超導量子）上實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的國家。不過，量子計算距離通用還有漫長距離。提高公眾使用量子計算機的便捷性則是走向通用的必經(jīng)之路，這就包括設(shè)計各類量子計算指令集以控制量子計算機。
指令集是計算機底層允許使用的操作指令的集合。目前，國際量子計算領(lǐng)域有多種指令集，不過各自定義不同，標準不一。全球各大量子云平臺如IBM等廣泛使用的是QASM(Quantum Assembly Language）指令集。
此次量子計算云平臺發(fā)布的是QCIS(Quantum Control Instruction Set)指令集。據(jù)了解，QCIS指令集也是“祖沖之二號”的編譯語言，此前由科研人員內(nèi)部使用，本次為首次對外開放。
澎湃新聞記者從國盾量子獲悉，QCIS是一套對超導量子計算機硬件系統(tǒng)進行控制的指令集，旨在將硬件控制用指令進行抽象標準化。其優(yōu)化了軟件方面對量子計算實體機操控的技術(shù)性能，提升線路操作在物理機上的精度。
QCIS與QASM的區(qū)別在于，QASM面向的是原始的物理系統(tǒng)，而QCIS是對量子門的抽象表達。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.
可以說，QCIS針對量子計算硬件系統(tǒng)的量子調(diào)控，除了包含QASM指令集的功能外，還側(cè)重物理系統(tǒng)的標定、校準以及量子操控的實現(xiàn)，更符合超導量子計算硬件系統(tǒng)當前發(fā)展階段的特點和要解決的實際問題。
QCIS大幅地提升了用戶在量子計算云平臺實驗室中對12比特超導量子計算原型機的操控能力。通俗地說，用戶只要有量子計算云平臺的賬戶和實驗積分，就可以通過QCIS指令集在本地用編程語言調(diào)用量子計算云平臺開放的接口，進行遠程提交實驗，開始真正的云端量子編程。
QCIS指令采用《OpCode》《Target》的格式，由指令字符，操作目標組成。目前云平臺12比特量子計算機支持的指令包含14個單比特門和一個雙比特門，分別為X,Y,Z,S,SD,H,T,TD,X2P,X2M,Y2P,Y2M和CZ。
作為第一個面向超導量子物理系統(tǒng)的編譯指令集，QCIS實現(xiàn)中國量子計算技術(shù)自主可控，保障了中國在該技術(shù)領(lǐng)域的先進性和核心競爭力。
量子創(chuàng)新研究院云平臺是目前國內(nèi)接入量子比特數(shù)目最多的真實量子計算原型機的云平臺。
據(jù)了解，該平臺成立于2017年。2018年2月，該平臺在超導量子計算方向發(fā)布11比特的云接入超導量子計算服務(wù)。今年2月，量子創(chuàng)新研究院、濟南量子技術(shù)研究院、國盾量子等聯(lián)合將量子計算云平臺接入的超導量子計算原型機升級至12比特；4月，量子計算云平臺完成架構(gòu)更新，獲得了產(chǎn)學研領(lǐng)域用戶的廣泛好評。
未來，云平臺將會更新更多編譯語言，同時進一步豐富QCIS指令功能，實現(xiàn)對硬件更為復雜的操作。在硬件方面，國盾量子會為量子計算云平臺接入更大規(guī)模的超導量子計算原型機提供支持。
量子計算云平臺上線“祖沖之二號”同款量子計算指令集
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