量子云计算发展态势 研究报告 （2021 年） 中国信息通信研究院技术与标准研究所 2021 年 9 月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的， 应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者， 本院将追究其相关法律责任。 前 言 量子计算是将微观量子效应与计算科学相结合，基于量子调控 技术进行信息处理的新型计算方式，近年来科研探索和技术创新保 持活跃，代表性研究成果和应用探索进展亮点纷呈，未来有望带来 解决计算困难问题的算力飞跃，引发下一代科技革命浪潮。学术界 和工业界普遍看好量子计算的发展前景，积极开展技术研究、应用 探索和产业生态培育等工作。采用何种方式展示量子计算优势，提 供量子计算输出能力成为该领域的重要命题。近年来出现的量子计 算云平台将真实量子计算单元或模拟器与经典计算基础设施在云端 进行有机结合，成为量子计算领域发展亮点之一。量子计算云平台 为用户提供丰富易用的软硬件服务，加速科学研究、技术研发、科 普教育与应用探索等进程。 在此背景下，中国信息通信研究院技术与标准研究所继《量子 云计算发展态势研究报告（2020）》之后，再次发布量子云计算蓝皮 报告。在前期研究基础上，持续跟踪量子计算云平台在技术、服务、 企业参与度和测评探索等方面的最新进展，进一步对总体态势进行 分析总结，最后结合我国量子计算整体发展现状，提出相关建议， 为业界持续推动量子计算产业培育和生态构建提供参考。 目 录 一、量子计算云平台技术发展趋势............................................................................ 2 (一) 量子计算硬件多种技术体系竞相发展....................................................... 3 (二) 多种量子计算软件并举研发迭代活跃....................................................... 7 (三) 经典云计算可为量子计算提质加速......................................................... 10 二、量子计算云平台上开展应用服务探索.............................................................. 11 (一) 加速科研领域突破..................................................................................... 12 (二) 深度挖掘行业潜能..................................................................................... 12 (三) 助力普及量子教育..................................................................................... 13 三、量子计算云平台提供企业发展态势.................................................................. 14 (一) 国际企业多元发展，竞争合作并举......................................................... 14 (二) 国内企业多方发力，积极贡献原生力量................................................. 20 四、量子计算云平台测评研究与实践...................................................................... 23 (一) 量子计算云平台测评需求与研究进展..................................................... 23 (二) 量子计算云平台测评体系多维度分析..................................................... 24 (三) 量子计算云平台测评实践案例................................................................. 27 五、发展态势总结及建议.......................................................................................... 30 (一) 商业模式初步尝试，多方合作热度提升................................................. 30 (二) 行业巨头大力推动，联盟生态初具雏形................................................. 31 (三) 云化能力仍需提升，标准测评亟待推进................................................. 31 (四) 发展建议..................................................................................................... 32 图 目 录 图 1 量子计算云平台功能实现示意图...................................................................... 2 图 2 量子计算处理器物理比特数和量子体积发展趋势.......................................... 5 图 3 量子计算云平台服务探索整体视图................................................................. 11 图 4 IBM 量子计算云平台发展时间线..................................................................... 15 图 5 Google 量子计算云平台发展时间线............................................................... 15 图 6 D-wave 量子计算云平台发展时间线............................................................... 16 图 7 Amazon 量子计算云平台发展时间线............................................................... 17 图 8 Microsoft 量子计算云平台发展时间线......................................................... 17 图 9 Xanadu 量子计算云平台发展时间线............................................................... 18 图 10 Honeywell 量子计算云平台发展时间线....................................................... 19 图 11 Strangeworks 量子计算云平台发展时间线 ................................................. 20 图 12 量子计算云平台测评原则维度图.................................................................. 25 图 13 量子计算云平台能力成熟度及测评指标维度.............................................. 25 图 14 量子计算云平台服务时间测评示意图.......................................................... 27 表 目 录 表 1 量子计算软件发展概况...................................................................................... 9 表 2 量子计算云服务行业应用探索概况................................................................ 12 表 3 某量子计算云平台服务访问时间测试结果.................................................... 28 表 4 量子计算云平台虚拟机性能基准测试结果.................................................... 29 量子云计算发展态势研究报告（2021 年） 过去的几年，量子计算取得了突破性进展，量子计算优越性已得 到实验性验证，产业界与学术界纷纷加大研究投入，推动量子计算进 入到实用化优势探索新阶段。孕育出现的量子计算云平台作为其中展 示量子计算实用化优势和输出能力的途径之一，成为量子计算领域发 展热点。2021 年量子计算云平台的硬件、软件、服务应用探索、企 业发展、测评探索等方面都不乏亮点。本报告在《量子云计算发展态 势研究报告（2020）》提出的量子云计算总体技术体系架构、服务类 型、测评体系基础上，对今年量子计算云平台取得的多方突破进行跟 踪研判，持续开展量子计算云平台的测评实践工作，最后总结提炼总 体发展态势。主要研究结论如下：  技术发展方面：多种硬件技术体系并举，量子计算模拟器成 为量子计算云平台的重要能力补充；软件研发活跃，开辟了 量子芯片辅助设计软件和量子计算通用操作系统的新赛道。 此外，经典云计算为量子计算云平台提质加速，成为量子计 算逐步走向商用化的重要支撑。  服务应用方面：NISQ 时代依托量子计算云平台的应用探索加 速，科研、教育和诸多行业均有望成为量子计算实用化优势 的受益者。  企业参与度方面：国际企业多元发展，竞争与合作并存；国 内科技企业、