百度量子平台

百度量⼦平台是百度量⼦計算研究所主推的平台化產品，連接了頂層解決方案和底層硬件基礎所需要的大量軟件工具，實現了量子計算能力的輸出。⽬前，由於各類量⼦設備的建造成本都⾮常昂貴，在相當⻓的⼀段時間內很難做到⼤範圍普及量⼦計算機。業界普遍的構想是通過雲計算的⽅式共享這些昂貴的量⼦計算資源，在這種背景下百度量⼦平台應運⽽⽣。

2020年9⽉15⽇百度量⼦計算研究所在“百度世界⼤會2020”上，發佈了百度量⼦平台全景圖。該平台提供了連接頂層解決⽅案和底層硬件基礎所需的⼤量軟件⼯具以及接口，很好的實現了量⼦計算和雲計算的深度融合。

2021年7月10日，百度在“WAIC2021世界人工智能大會”上分享了百度量子最新進展，並升級了由量脈、量槳、量易伏構成的百度量子平台 ^[6]  。從量子應用出發，到量子算法設計再到量子環境部署再到量子軟硬件接口最後到硬件，該平台已經有一整套系統的框架。而量脈、量槳、量易伏在其中扮演着重要角色。

2021年10月22日，百度在“2021第五屆全球智能工業大會大數據智能與科學計算論壇”上發佈全新升級戰略QIAN，百度量子平台在其中扮演“基礎設施(Infrastructure)”的角色，旨在打通自主可控的量子軟硬件產業鏈,建成技術領先的量子計算平台，提供業界領先的量子計算服務。 ^[8]  百度量子平台在量脈、量槳、量易伏的基礎上囊括了更多模塊，包括噪聲處理、測控平台、網絡架構等軟件開發，以及量子芯片設計以及量子硬件平台等硬件開發。

2021年12月28日，百度在百度Create AI開發者大會“前沿探索論壇”上正式發佈百度量子平台2.0，同時百度研究院量子計算研究所所長段潤堯全新發布量子學習知識庫“量易簡”。隨後，段潤堯與量子計算先驅、量子密碼學共同發明人之一Artur Ekert教授在量子大咖對話環節中表示，百度量子平台是實現產學研融合的中心舞台。此外，百度量子在百度Create大會2021搭建的CREATOR CITY(創造者之城)中創建了百度量子X空間，以動效形式生動形象地展現了百度量子平台完整工作流程。 ^[9-11] 

2022年3月9日，百度在全球量子信息處理頂會QIP2022上分享了量子軟硬件的最新進展，展示自研的量子芯片自動化設計工具（Quantum Electronic Design Automation，QEDA），同時升級量脈2.2。 ^[12] 

2022年8月25日，“Quantum Create 2022·量子開發者”在北京成功舉辦，百度在此次大會上正式發佈集量子硬件、量子軟件、量子應用於一體的產業級超導量子計算機“乾始”和全球全平台量子軟硬一體化解決方案“量羲”。大會上，北京市人民政府副秘書長劉印春，北京市科委、中關村管委會黨組書記張繼紅致辭表達了對量子產業發展的大力支持，百度首席技術官王海峯、向濤院士、Artur Ekert院士、薛其坤院士、潘建偉院士、俞大鵬院士、陸汝鈐院士、百度量子計算研究所所長段潤堯發表致辭、演講。百度在此次大會上正式發佈集量子硬件、量子軟件、量子應用於一體的產業級超導量子計算機“乾始”和全球首個全平台量子軟硬一體化解決方案“量羲”，並推出量易伏手機端 QMobile，使得量子計算觸手可及。 ^[14-18] 

百度量子平台有望扮演量⼦計算時代操作系統的⻆⾊，⽤户通過百度量⼦平台可以運行量子程序，操控量⼦硬件，從⽽為不同⾏業賦能，是百度量⼦⽣態建設重要的⼀環。

2023年9月，百度發佈首個量子領域大模型。 ^[22] 

百度量⼦平台⼴度上集合了人工智能、化工醫藥、教育科研、交通/製造、金融科技等頂層應⽤場景；深度上融合了量子算法設計、量子環境部署、量子軟硬件接⼝、硬件等技術，着重構建解決⽅案、軟件服務、硬件基礎等⼀體化的服務平台；根上集成了量子學習知識庫，為百度量子平台各個核心功能提供源源不斷的知識養分。不論是專業開發者，還是量⼦科研⼈員，或者在校學⽣，都可以在百度量⼦平台上找到適合的服務。⻓遠來看，百度量⼦平台提供了⼀個可持續發展的量⼦⽣態環境，而且對諸多核⼼代碼進行了開源，還兼容第三⽅量⼦計算模擬器或量⼦計算硬件。

百度量子平台是百度量子計算研究所 QIAN 戰略下的核心產品，包括量子硬件平台和量子軟件平台。在量子硬件平台方面，百度量子計算研究所已正式建成硬件實驗室，其中搭載了高保真度超導量子芯片，高度集成自研產業級測控平台“量脈”。而量子軟件平台包括包括三個核心軟件平台，即量脈、量槳 、量易伏，和量噪 ^[21]  、QNET ^[20]  、QAPP ^[19]  等模塊插件以及量子學習知識庫量易簡。通過雲服務獲取強大量子算力，提供人人皆可量子的產業級量子計算即服務。 ^[17-18] 

量脈提供量子脈衝雲計算服務，用於連接量子軟硬件，適配於不同類型的量子硬件平台。目前，量脈支持超導量子硬件平台、離子阱量子硬件平台和核磁共振量子硬件平台。一方面，量脈實現了對量子硬件的芯片表徵、量子邏輯門標定以及量子芯片與硬件初始化。 ^[18]  另一方面，量脈超導可以方便快捷地生成量子電路運行所需的脈衝序列；量脈離子阱可以生成基於離子阱量子計算系統的單/雙量子比特門與廣義 Mølmer-Sørensen 門脈衝；量脈核磁可以快速地生成核磁共振硬件可以識別的脈衝信號。

此外，量脈還提供開源 SDK。藉助量脈提供的量子比特標定、脈衝優化和調度、基準測試、量子噪聲緩釋等工具箱，用户和研發人員可以方便地實現含噪物理系統的建模、動力學演化的模擬和誤差分析的可視化等，並通過噪聲緩釋功能提升量子計算精度。進一步地，人們可以藉助量脈在脈衝層面上實現諸如變分量子本徵求解器等量子算法。同時，量脈允許用户快速構建脈衝實驗，並提供參數存取、硬件對接等接口。 ^[12] 

量脈平台的核心特點是自動化、可視化、一體化，可以自動化對量子芯片進行表徵、初始化和控制。只要輸入量子芯片結構等基本信息，就可以從頭實現量子芯片的表徵，並自動化標定量子邏輯門。同時，量脈還實現了自動化的定期監控和再校準功能。這些都極大減輕了科研與工程人員的負擔，大幅降低量子硬件平台的運行維護成本。此外，硬件平台運行狀態、正在運行的脈衝序列以及實驗記錄等都賦予可視化功能，可以實時返回並在圖形用户界面上顯示。這一界面還支持手動設置量子計算脈衝序列與脈衝參數，以及數據處理分析。 ^{[15]  [18]} 

百度量子計算研究所研發的量子芯片自動化設計工具（QEDA），支持自動化地設計2D與3D超導量子芯片。給定設計任務，可以生成量子芯片的版圖以及微納加工所需的gds文件，並對量子芯片性能進行仿真。整個設計和仿真過程均可自動化地進行，極大地提升了超導量子芯片研發的效率。 ^[12]  作為落地實踐案例，已完成了一款 36 比特含耦合器超導量子芯片的設計和仿真驗證。 ^[15] 

量槳是基於百度飛槳研發的全球首個雲量一體的量子機器學習平台。量槳支持量子神經網絡的搭建與訓練，具備輕鬆上手、功能豐富等特點，提供了完善的API文檔和用例教程。 ^[13] 

量槳可以快速搭建量子神經網絡並進行訓練和預測。同時，量槳也支持與飛槳的經典神經網絡進行連接，快速實現量子經典混合神經網絡。量槳還具有多個創新性功能，包括業界首個基於測量的量子計算模塊MBQC、自主研發的分佈式量子信息處理模塊LOCCNet、量子化學模塊QChem，以及眾多實用工具，如梯度分析工具、量子金融工具、量子費舍信息、哈密頓量模擬工具等等。目前，量槳提供涵蓋量子模擬、組合優化、機器學習以及量子網絡等多個領域的核心開發工具集，並具有豐富的自研量子機器學習算法，賦能量子優化、量子化學等前沿量子應用。 ^[13] 

量槳具備輕鬆上手、功能豐富等特點，提供了完善的入門手冊、API文檔以及四十多項用例教程。無論是量子計算愛好者、開發人員或是研究學者，都可以輕鬆上手使用量槳。量槳既為業內人士開發量子人工智能應用提供了強有力的支撐，也為量子計算愛好者提供了一條可行的學習途徑。開發者們可以在量槳上便捷地進行人工智能、組合優化、量子化學方面的量子應用研發。 ^[13] 

量槳已經成為一個雲量一體的量子機器學習平台。一方面，量槳已經支持連接量易伏，通過使用量易伏的雲端高性能模擬器，量槳可以實現大規模的電路模擬，更是可通過連接量易伏調用雲端的量子算力去進行量子機器學習的落地實踐。另一方面，在量易伏的雲IDE上也可以進行量槳的雲端開發，開發者無需再配置本地開發環境，極大地提升了用户的使用體驗。 ^{[13]  [18]} 

量槳搭建起了人工智能與量子計算之間的一座橋樑，使得百度飛槳成為國內首個支持量子機器學習的深度學習框架，將持續推動量子計算與人工智能的融合創新，迎來AI能力的創新突破。 ^[15] 

量易伏是國內首個雲原生量子計算平台，提供以量子設施即服務 (Quantum infrastructure as a Service，QaaS) 模式的量子計算環境。量易伏提供四類用户端組件進行量子計算實驗，即QComposer、PyOnline、YunIDE以及QCompute，適用不同人羣，並提供了量子編程全生命週期的支持，有豐富的算法案例滿足不同需求。

通過量易伏自主研發的輕量級量子模擬器、擴展分佈式高性能模擬器以及第三方模擬器和遠程量子云硬件接口，用户可以方便地在雲端進行量子程序的開發測試等。同時，量易伏也提供基於 Python 的開源 SDK 供人們使用，並支持混合語言和設備無關的量子編程開發。2021年7月10日，量易伏重磅升級至2.0版本，成為國內首個接入量子計算真機的雲原生量子計算平台，提供從應用到真機的一站式量子計算服務。

量易伏上集成的雲上量子IDE（YunIDE），是國際首個雲原生量子集成開發環境（IDE），提供全新量子編程體驗。YunIDE 開箱即用，擁有完備的量子計算環境配置，集成常用經典科研工具和量子開發工具鏈，旨在降低經典程序開發者的學習門檻，使得全量量子開發觸手可及。相比其他編程環境，YunIDE的優勢是採用serverless架構，具有響應速度快、資源消耗低、隔離租户運行、可定製化程度高等特點。YunIDE鏡像內置量易伏組件，同時提供量脈、量槳等發佈包。 ^[8] 

2022年8月25日，量易伏升級至3.0版本，升級 QCompute SDK 量子開發套件，同時重磅推出全新移動端—QMobile，成為全球首個支持真正量子硬件雲端計算的 APP。在 QMobile 上，用户可以使用量子作曲家，通過簡單的拖動圖標即可搭建一個量子電路，並將計算任務發送雲上 QPU 進行真正的量子計算。用户可以即時查看計算結果，且能夠在 APP 內查看歷史計算結果。此外，QMobile 還提供量子小調功能，包含三個有趣又有科教意義的小教程，來幫助新用户學習與探索量子計算，體驗手機量子編程的魅力。通過 QMobile，量子計算不再只存在於實驗室的巨大機器設備裏；用户甚至可以將量子計算資源裝進你的口袋，隨時隨地進行量子計算學習和實踐。 ^[14-15] 

量噪 是國內首個量子噪聲處理工具集，從軟件層面處理近期量子設備中廣泛存在的量子噪聲。量噪提供三大量子噪聲處理功能：隨機基準測試，量子噪聲刻畫，量子噪聲緩釋，以期解決“表徵並降低量子噪聲”難題。 ^{[15]  [21]} 

QNET 是全球首個接入量子硬件的量子網絡工具集，可以加速量子網絡協議設計，量子網絡架構測試以及量子網絡標準制定與部署，具備高兼容性、高細粒度、對接硬件等特點。QNET 提供完備的離散事件仿真框架，幫助對量子網絡系統狀態進行高效跟蹤和準確模擬，模塊化設計可為不同量子網絡架構提供測試環境。 ^{[15]  [20]} 

QAPP 是基於量易伏組件 QCompute 開發的量子計算解決方案工具集，提供包括量子化學、組合優化、機器學習在內的諸多領域問題的量子計算求解服務。QAPP 為用户提供了一站式的量子計算應用開發功能，直接對接用户在人工智能、金融科技、教育科研等方面的真實需求。QAPP還支持對量易伏模擬器或量子芯片的調用。 ^{[15]  [19]} 

量易簡是百度量子計算研究所專為量子教育設計的量子學習知識庫，集教材、視頻、課程和編程於一體，提供從量子計算理論到實踐的全流程指導，大幅降低量子計算學習所需門檻，幫助對量子計算感興趣的學生與愛好者更容易地進入這一領域，助力實現“人人皆可量子”的願景。 ^[10] 

百度量子平台是百度量子生態發展的重要一環。圍繞着百度量子生態的建設，百度量子平台使得用户和量子服務緊密結合起來，同時賦能工業生產、量子會議論壇、高校科研機構等，是實現產學研融合的中心舞台。研發大規模商用量子計算機和量子互聯網依然充滿巨大的挑戰，這為新基建提供了一個具有重大潛力的全新應用。隨着量子生態的逐步完善，百度量子平台可以實現賦能新基建，開闢新的業務和市場，為用户和客户創造重要價值。

目前，百度正持續為高校和科研機構提供技術支持，並與悉尼科技大學、清華大學、中科院物理所、北京量子院等高校與機構在量子計算領域展開合作。同時，百度還多次支持或參加 QIP、QCrypt、AQIS等量子計算國際頂級會議。在量子硬件方面，百度量子計算研究所積極展開與中科院物理所等科研機構在量子硬件方面的研發合作，進行量子硬件的互聯與量子算力開放測試，推動國內量子計算的發展。 ^[8] 

身處百年未有之大變局的背景下，量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值，將引領新一輪科技革命和產業變革方向。展望未來，量子技術需要系統佈局，人才隊伍的培養勢在必行。在應用方面，量子會使雲計算和 AI 變得更加有活力，並在產業升級上發揮積極作用。百度將持續積極推動量子計算的前沿技術發展，構建量子基礎設施，開拓量子高潛應用，為量子計算領域的發展和繁榮持續貢獻力量。 ^[8] 

2021年12月百度Create大會上，百度量子計算所所長段潤堯對話量子計算先驅、量子密碼學共同發明人之一Artur Ekert教授。Ekert教授表示，在量子計算領域，學術界與工業界應該加強交流，一起推動量子科技的發展。未來，雙方應該協同建造更好的量子設備，培養和教育更多量子科技人才，推動量子科技與其他領域發展相結合，量子時代終將到來。段潤堯表示，作為百度量子生態發展的重要一環，百度量子平台將用户和量子服務緊密結合，賦能科學研究、工業生產等領域，同時不斷促進量子計算技術與教育的普及，是實現產學研融合的中心舞台。 ^{[9]  [11]} 

2022年8月Quantum Create 2022·量子開發者大會上，百度首席技術官王海峯博士在開場致辭中表示，量子計算產業化是發揮量子價值的重要方式。科技創新只有真正應用於產業，在實踐中驗證其價值，才有長久的生命力。向濤院士表示，隨着量子計算的發展，量子技術的觸角將深入到信息處理的每個角落。量子計算未來的發展趨勢將呈現規模化、容錯化和集成化的趨勢。Artur Ekert院士表示，量子科技藴含着巨大的能量和潛力，量子計算的產業化應用激動人心。薛其坤院士、潘建偉院士、俞大鵬院士在視頻致辭中都提到各方要共建可持續的量子生態發展環境，推動量子計算產業化進程。陸汝鈐院士表示量子計算本身是一項具有偉大前途的產業，未來要真正承擔起國家的重大計算任務，真正在涉及國計民生的重大計算問題上體現出量子優越性。 ^[14]