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0 引言

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，諸多行業(yè)對算力的要求與日俱增。電子計算處理器由于熱耗效應(yīng)和尺寸效應(yīng)，摩爾定律逼近物理極限，算力性能進一步提升面臨挑戰(zhàn)。量子計算作為新興先進計算的代表技術(shù)，成為未來先進計算領(lǐng)域破局和實現(xiàn)算力跨越式發(fā)展的有力候選技術(shù)之一。

【資料圖】

量子計算利用特有的糾纏、疊加物理特性，在計算方面可實現(xiàn)“內(nèi)在并行”，具備強大的計算潛力。量子計算有望催生改變游戲規(guī)則的顛覆性應(yīng)用，對國家競爭、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。比如1994年提出的Shor算法[1]可以在多項式復(fù)雜度下實現(xiàn)大數(shù)分解，有望用于RSA密鑰破解。全球各國高度重視量子計算技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，紛紛開展戰(zhàn)略布局，搶占未來科技發(fā)展要地。同時，資本市場也高度關(guān)注量子計算，根據(jù)PitchBook統(tǒng)計[2]，2021年全球量子計算產(chǎn)業(yè)投融資額高達69 億元人民幣，超過前3年投資額的總和。

業(yè)界評估量子計算發(fā)展與潛在影響通常關(guān)注樣機技術(shù)成熟度水平以及哪種硬件平臺更適合更多的潛在應(yīng)用。基準(zhǔn)測評作為一種客觀的評價方式，在計算機、人工智能、云計算等諸多領(lǐng)域的發(fā)展中扮演著重要的角色，也將在量子計算技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用探索中起到推動作用?；鶞?zhǔn)測評是指通過設(shè)計客觀有效的測試方法、工具和系統(tǒng)，對特定對象的功能和性能指標(biāo)進行定量和可對比的測試。針對目前已經(jīng)出現(xiàn)的各類型量子計算原理樣機和量子計算云平臺服務(wù)，開展基準(zhǔn)測評技術(shù)研究與測試驗證，是促進量子計算樣機研發(fā)和應(yīng)用推廣的重要推動力量。本文調(diào)研綜述量子計算基準(zhǔn)測評研究發(fā)展現(xiàn)狀，嘗試對量子計算基準(zhǔn)測評的體系架構(gòu)進行梳理分類，并對量子計算基準(zhǔn)測試的重要性、面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢進行分析展望。

1 國際布局基本進展

2020年10月，由12家歐洲機構(gòu)聯(lián)合發(fā)起的下一個量子計算應(yīng)用（NEASQC）項目旨在針對中等噪聲規(guī)模量子（NISQ）應(yīng)用程序下定義并提供一個完整的通用工具集，科學(xué)研究人員及行業(yè)用戶可以使用該工具集進行實驗研究和應(yīng)用探索。

2021年，量子科學(xué)計算開放用戶測試床（QSCOUT）推出了Testbed 1.0，并計劃在未來的3年將系統(tǒng)從3 個量子比特擴展到32 個量子比特。由美國能源部（Department of Emergy，DOE）啟動的QSCOUT是一個為期5年的科研項目，由科學(xué)辦公室高級科學(xué)計算研究（Advanced Scientific Computing Research，ASCR）計劃資助，旨在建立一個基于捕獲離子的量子測試床，可供研究社區(qū)使用。作為一個開放平臺，QSCOUT不僅為所有高級量子和經(jīng)典過程的實現(xiàn)提供完整的規(guī)范和控制，還支持研究人員改變和優(yōu)化實驗臺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并測試更高級的量子操作實現(xiàn)。QSCOUT將分階段運行，每一階段增加更多的離子量子位、更好的經(jīng)典控制和更高的保真度。第一階段實現(xiàn)全連接的3 個量子比特，單量子位操作的目標(biāo)保真度為99.5%，雙量子位門的目標(biāo)保真度為98%。

2021年4月2日，美國國防高級研究計劃局（DARPA）宣布推出“量子基準(zhǔn)”（Quantum Benchmarking）項目，旨在明確可測試的、關(guān)鍵的量子計算指標(biāo)，用以衡量量子計算的進展,并推動當(dāng)前的研究向?qū)崿F(xiàn)特定目標(biāo)的方向發(fā)展。同時，該項目還將估計達到關(guān)鍵性能閾值所需的量子計算和經(jīng)典計算資源，致力于創(chuàng)建可以指導(dǎo)未來投資的標(biāo)準(zhǔn)，為準(zhǔn)確衡量在向大型、容錯量子計算機競賽中需要關(guān)注的重要內(nèi)容提供方便。該項目具體包含三大目標(biāo)：一是研究量子計算關(guān)鍵測評指標(biāo)，用來評估當(dāng)前技術(shù)實現(xiàn)與實際應(yīng)用和量子計算終極能力之間差距，從數(shù)以百計的應(yīng)用案例中抽象出數(shù)個測評基準(zhǔn)，并從多個維度客觀地評估量子計算機的性能與成熟度；二是基于以上測評基準(zhǔn)研制開發(fā)量子計算機測試環(huán)境，并對量子算法和應(yīng)用場景進行測試驗證；三是帶動量子計算前端編譯器、后端編譯器、量子計算機硬件、量子存儲等的發(fā)展。

2 量子計算主要基準(zhǔn)測評技術(shù)

目前，量子計算基準(zhǔn)測評技術(shù)處于開放探索的階段，業(yè)界各方提出了一系列基準(zhǔn)測評方法。這些基準(zhǔn)測評方法針對不同的測試目的、測試對象和測試場景。本文將對近期業(yè)界關(guān)注的量子計算基準(zhǔn)測評方案技術(shù)進行梳理介紹。

2.1 量子比特級基準(zhǔn)

量子比特是構(gòu)成量子計算的基本物理單元。量子比特級別的基準(zhǔn)測評直接反映量子計算機底層物理硬件的性能優(yōu)劣。量子比特級別的基準(zhǔn)測評指標(biāo)主要包括量子比特數(shù)目、連通性、串?dāng)_、量子比特壽命T1、量子比特相干時間T2等。

量子比特數(shù)目，即量子計算機中物理量子比特的數(shù)量，反映了量子計算機硬件資源的最大可能性，是一個典型的規(guī)模指標(biāo)。量子比特數(shù)目是量子計算機最早的測試評估指標(biāo)，因為其只是一個數(shù)字并且足夠直觀易懂，就像經(jīng)典計算機的中央處理器（CPU）數(shù)量、主頻大小、內(nèi)存大小一樣，即使沒有計算機專業(yè)背景的人，一眼也能定性地評估出計算機的性能。量子比特數(shù)目是評價量子計算能力的一個關(guān)鍵指標(biāo)。相關(guān)研究指出利用改進的Shor算法破解RSA2048密鑰需要13 463 個量子比特，耗時177 D[3]；考慮到硬件規(guī)格，在1 h內(nèi)完成公鑰破解，則需要大概3.17 億個量子比特[4]。如果量子比特足夠完美，僅憑量子比特數(shù)目就可以評估量子計算機的最大執(zhí)行能力。但是，目前硬件開發(fā)還不夠完美，系統(tǒng)中存在各種各樣的錯誤，可以通過多個量子比特冗余編碼進行優(yōu)化。因此，在物理比特數(shù)目的基礎(chǔ)上，業(yè)界又提出了邏輯比特數(shù)目的概念。數(shù)百個甚至更多的物理比特進行冗余編碼形成一個邏輯比特，邏輯比特的數(shù)目能更客觀地反映出量子計算機的理論計算能力。

連通性反映了量子比特之間的系統(tǒng)布局，不同的技術(shù)路線可實現(xiàn)的連接方式有所不同。目前實現(xiàn)的量子計算原型機量子比特之間的布局包括“最近鄰”“重六邊形晶格”“全連接”等形式。2019年谷歌推出的53 比特“懸鈴木”超導(dǎo)量子計算機采用“最近鄰”布局，即量子比特組成二維陣列，每個量子比特與行和列中距離最近的4 個量子比特相連接。2021年IBM推出的127 比特“Eagle”超導(dǎo)量子計算機采用“重六邊形晶格”布局，量子比特組成六邊形陣列，每個量子比特與周圍的2 個或3 個量子比特相連接。最理想的情況是“全連接”形式，如2020年杜克大學(xué)和馬里蘭大學(xué)的研究人員首次設(shè)計的一款全連接的32 比特離子阱量子計算機寄存器。量子比特之間的連接性在一定程度上影響著量子計算的性能。2022年，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究發(fā)現(xiàn)將相同的量子體積測試電路編譯到量子計算機不同的子拓?fù)渖?，最終獲得差異化的測評結(jié)果[5]。該結(jié)果反映出量子比特質(zhì)量的不均勻性和連通性對量子計算機性能的影響。

量子比特是由一個二能級系統(tǒng)構(gòu)成。量子比特壽命T1是指量子比特從高能級|1>衰變到低能級|0>的時間，即(|1〉)=e-t/T1。

量子比特壽命T1描述的是量子態(tài)縱向弛豫的時間，縱向弛豫會改變量子比特在|0>態(tài)和|1>態(tài)的分布概率。量子比特還存在一種橫向弛豫，橫向弛豫不會改變量子態(tài)的概率，但是會使量子狀態(tài)在Bloch球面的xy平面出現(xiàn)了一個角度偏移，這種角度偏移最終會使量子比特從相干態(tài)退化為混合態(tài)，這種橫向弛豫時間用量子比特相干時間T2表示。T2可以用如圖 1(b)的方法進行測試：將量子比特初始化到|0>態(tài)，經(jīng)過一次Hadamard門操作，等待一段時間t，再施加一次Hadamard門操作，測量量子比特處于|0>態(tài)的概率P(|0〉)，逐漸延長等待時間t，當(dāng)P(|0〉)=1/e時，對應(yīng)的等待時間t即為T2。

圖1T1和T2測試電路示意圖

2.2 邏輯門級基準(zhǔn)

對于基于門操作的量子計算機，量子邏輯門級別的測評基準(zhǔn)直接反映量子比特執(zhí)行計算操作的能力。

量子邏輯門集合是指供應(yīng)商的量子計算機上定義的門操作的種類集合。不同的技術(shù)路線實現(xiàn)邏輯門操作的難度不同，因此不同供應(yīng)商的量子邏輯門集也存在一定的差異，這種差異會導(dǎo)致相同的算法在不同的量子計算機上編譯出的門電路不同。實驗發(fā)現(xiàn)不同的編譯方式對算法的執(zhí)行也存在一定的影響。

評價邏輯門質(zhì)量的測評指標(biāo)主要包括單/雙量子比特門錯誤、狀態(tài)制備與測量錯誤等。量子比特門錯誤和量子比特門保真度是一對對應(yīng)的概念。1%的門錯誤率對應(yīng)99%的門保真度，也就是說每次對量子比特執(zhí)行門操作時，成功率為99%。需要指出的是，量子比特門錯誤在門電路中是逐步累積的。執(zhí)行M個門操作后其保真度僅為0.99 M。如果以1/e≈0.37 作為閾值，對于保真度為99%的系統(tǒng)最多執(zhí)行98 個門操作。另外一種錯誤是狀態(tài)制備與測量（SPAM）錯誤。在每個量子計算的開始，必須將量子比特設(shè)置為正確的初始狀態(tài)，計算結(jié)束,必須正確測量量子比特的量子態(tài)分布。與門錯誤不同，每個算法的SPAM錯誤只發(fā)生一次。

評價邏輯門速度的測評指標(biāo)包括門操作速度、測量速度、重置速度，即評價門操作執(zhí)行的速度、測量量子態(tài)的速度以及將量子態(tài)重置的速度，或者單位時間內(nèi)執(zhí)行門操作、測量操作、重置操作的次數(shù)。這3種速度與T1、T2時間共同決定了量子計算機可以處理各種操作的最大次數(shù)，因為只有在壽命范圍內(nèi)執(zhí)行操作才是有意義的。如果量子比特的壽命很長，但是門操作速度很慢，系統(tǒng)也是不可用的。

2.3 量子電路級基準(zhǔn)

對于基于門操作的量子計算機，任何量子算法最終都會被編譯成一系列量子門電路（Circuit）。因此，基于量子電路及系統(tǒng)的基準(zhǔn)測試更容易反映量子計算機在解決問題時的綜合性能。

衡量量子電路規(guī)模往往采用電路深度和寬度來衡量。電路寬度定義為電路中的量子比特數(shù)目，電路深度則反映電路執(zhí)行門操作的層數(shù)。電路的深度和寬度越大，解決的問題越復(fù)雜。但是，通過對量子比特級別和門級別的性能分析可知，量子比特的壽命有限，并且任何門操作都會引入錯誤，因此僅靠電路寬度和深度這兩個數(shù)值是不能全面反映量子計算機的性能的，還需要考量電路輸出結(jié)果的特性。基于以上考慮，科學(xué)家設(shè)計了一系列基于量子電路級別的基準(zhǔn)測試方法。這些基準(zhǔn)測試方法具有類似的基本結(jié)構(gòu)：在量子計算機上執(zhí)行一組特定的實驗量子電路，對輸出的數(shù)據(jù)進行分析處理，對量子計算機某方面性能進行評估，主要包括量子門集層析成像（GST）[6-7]、隨機基準(zhǔn)（RB）測試[8-14]、鏡像電路測試等。

目前，對量子計算機評估比較全面的技術(shù)是量子門集層析成像（GST）。本文所指的量子電路是固定輸入/經(jīng)典輸出（FI/CO）電路。這類電路主要包含狀態(tài)準(zhǔn)備（初始化）、一系列量子門操作和量子態(tài)的測量3 個部分。量子門集就是指這三部分組成的集合。所謂層析就是將一個未知實體（狀態(tài)準(zhǔn)備ρ，運行過程（門操作）G，或測量M）置于假設(shè)已知的參考系中，評估實際輸出與理想輸出的差距（見圖2）。GST對于實驗規(guī)模和后處理要求極高，獲得GST測評結(jié)果相當(dāng)于求解高度非線性化的優(yōu)化問題。測評單個量子比特大約需要80 次試驗，測評兩個量子比特試驗數(shù)量就會增長到

圖2 量子門集層析成像原理示意圖

另一種常用的基準(zhǔn)測評方法是隨機基準(zhǔn)（RB）測試。RB測試將被測試的門進行旋轉(zhuǎn)，其去極化的平均保真度與原始門相同。試驗中測量旋轉(zhuǎn)后的平均保真度，其結(jié)果與原始門的平均保真度相關(guān)。RB測試具有很強的可擴展性，實現(xiàn)RB測試所需的資源（試驗次數(shù)、處理時間）隨著量子比特數(shù)呈多項式增長，而GST則是呈指數(shù)增長。但是RB測試也存在明顯的缺點：首先，RB測試僅限于Clifford門集，不能用于表征量子計算的通用門集；其次，RB測試只能給出平均保真度單一指標(biāo)，對量子計算機性能評估不夠全面，并且從測評結(jié)果中也不能進一步分析出噪聲模型，因為不同的噪聲模型可能產(chǎn)生相同的平均保真度；最后，RB測試假設(shè)門的錯誤是獨立的，當(dāng)存在非馬爾科夫過程或者噪聲是時間相關(guān)的情況下，測試結(jié)果會存在較大的誤差。

鏡像電路基準(zhǔn)測試是由美國桑迪亞國家實驗室于2021年設(shè)計出的一種更準(zhǔn)確的新型性能測試方法。鏡像電路基準(zhǔn)測試是一種計算機程序，它可以將數(shù)據(jù)進行正向和反向計算，這種設(shè)計可以大大縮短測試時間。由于該測試方法的輸入和輸出是一致的，因此測試人員無需過多的數(shù)據(jù)處理便可立即檢查出量子計算機的性能。

2.4 系統(tǒng)級基準(zhǔn)

在量子電路級別的基準(zhǔn)測評基礎(chǔ)上，研究人員又提出了系統(tǒng)級別的基準(zhǔn)測評方法，以便完成更加系統(tǒng)、綜合的性能測試評估，主要包括量子體積（QV）[16]、每秒電路層操作數(shù)（CLOPS）等。

IBM首先提出了量子體積的概念，綜合評估量子計算機的質(zhì)量和規(guī)模。QV測評中將電路層數(shù)定義為一層量子比特排列層和一層隨機兩比特幺正門SU(4)（見圖3）。QV由量子處理器能夠成功運行的最大隨機方形電路（寬度等于層數(shù)）的QV層數(shù)定義。量子體積對量子處理器的硬件特性如量子比特數(shù)目、量子壽命（T1和T2）、門保真度和測量保真度等非常敏感，同時還受連通性和編譯方式的影響。量子體積是一個整體的指標(biāo)，因為其不能通過改進系統(tǒng)的一個方面來改進，而是需要系統(tǒng)的所有部分以協(xié)同的方式來改進。

圖3 QV測試電路示意圖

在QV的基礎(chǔ)上，美國桑迪亞國家實驗室又提出了體積基準(zhǔn)（Volumetric Benchmarks，VB）。QV中定義了一系列深度d和寬度 w相同的正方形電路。VB則定義了一系列矩形量子電路，其中d和w是解耦的，可以從時間和空間維度分別研究量子計算機的性能。每個VB定義了從電路形狀（w，d）到測試套件C（w，d）的映射。測試套件是具有共同結(jié)構(gòu)的測試電路的集合。在測試電路集合上，VB也在QV的基礎(chǔ)上進行了擴展，不僅可以包含隨機電路和周期電路，還包含了應(yīng)用電路或偽代碼電路。不是所有的應(yīng)用算法都能抽象成隨機電路和周期電路的模型，量子計算機的性能需要更復(fù)雜的應(yīng)用電路進行測試評估，因此有必要對實際應(yīng)用算法的電路進行抽象和簡化，形成新的測試基準(zhǔn)電路。VB將d和w解耦也更方便實現(xiàn)復(fù)雜電路的映射。
CLOPS也是由IBM提出的，定義為單位時間內(nèi)一個QPU可以執(zhí)行多少個參數(shù)化的QV電路。使用QV和CLOPS可以綜合評估量子計算機的規(guī)模、質(zhì)量和速度。

2.5 應(yīng)用算法級基準(zhǔn)

面向應(yīng)用的基準(zhǔn)測試方法更適合于用戶進行調(diào)用，并且一般返回單一的指標(biāo)和評分綜合反應(yīng)性能優(yōu)劣，能夠評估量子計算機在解決特定問題（比如大數(shù)分解、組合優(yōu)化、機器學(xué)習(xí)）時的能力。比如適用于量子-經(jīng)典混合計算的qBAS，適用于標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題的Q-score[20]，以及匯集多種算法應(yīng)用的App-Oriented測試套、SupermarQ、算法量子比特（#AQ）等。

2021年，美國量子經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)盟（QED-C）公布了App-Oriented測試套，以特定量子算法（如Shors算法、Grover算法、QFT算法等）為基礎(chǔ)，用于測試量子計算機在實際相關(guān)任務(wù)上的性能。測試套件中包括比較簡單的演示級或?qū)嶒灱壍某绦颍ㄈ鏒eutsch-Jozsa算法等）、大型應(yīng)用程序中的字功能塊（如QFT算法等）以及相對完整的應(yīng)用程序（如Shor算法、變分量子本征求解器等）。套件將每種應(yīng)用算法設(shè)計為問題規(guī)?？勺兊暮瘮?shù)，并返回該算法在特性問題規(guī)模下的執(zhí)行時間和保真度，分別評估量子計算機的速度和質(zhì)量。

結(jié)合App-Oriented測試套的基本思想，IonQ重新定義了算法量子比特(#AQ)的基準(zhǔn)測評方法。#AQ=N定義為在電路寬度N×電路深度N2的矩形區(qū)域內(nèi)運行的所有電路都滿足閾值要求。閾值要求一般定義為結(jié)果保真度減去基于測量次數(shù)的統(tǒng)計誤差仍大于1e≈0.37。

這類基準(zhǔn)測試可用于評估量子計算機解決特定問題的能力，對于非量子計算專業(yè)的用戶或投資者來說結(jié)果直觀易懂。但是，這種評估結(jié)果是多種底層因素綜合、平均的結(jié)果，缺乏細(xì)節(jié)的展示，不適合研發(fā)者使用。

除了上述基準(zhǔn)測試，量子計算的測評技術(shù)還可以包括外圍保障系統(tǒng)測評（如制冷性能、真空性能、隔振性能等）、技術(shù)成熟度測評（如GJB 7688-2012或GB/T22900-2009）和對量子計算云平臺的測評（如云硬件、云軟件、云安全、云應(yīng)用、云運維）等。這些測評技術(shù)不是專門為量子計算設(shè)計的，因此本文不作展開。

目前，大規(guī)模量子計算機硬件研發(fā)尚未突破，量子計算如何賦能生產(chǎn)生活也需要長時間的探索。從“造出來”到“用起來”各個環(huán)節(jié)都需要基準(zhǔn)測評來全面綜合評估量子計算機的性能。量子計算機的當(dāng)務(wù)之急是“造出來”，并且努力提升量子比特規(guī)模和保真度兩大核心指標(biāo)，因此研發(fā)人員需要對量子計算硬件的錯誤噪聲模型、復(fù)合方式及測控手段進行深入的研究。面向底層的基準(zhǔn)測評方法以及量子門集層析成像技術(shù)將提供有效的手段，以便發(fā)現(xiàn)、定位、分析和解決問題。作為工程化的一個重要指標(biāo)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性需要重點驗證。在各種復(fù)雜環(huán)境中反復(fù)執(zhí)行科學(xué)、可復(fù)現(xiàn)的基準(zhǔn)測試可以有效地評估量子計算機長期運行的性能特征。當(dāng)量子計算機硬件愈發(fā)成熟，并過渡到應(yīng)用探索和產(chǎn)業(yè)落地的階段，潛在用戶和投資者通過面向應(yīng)用的基準(zhǔn)測評方法獲取量子計算機直觀、綜合的性能表征，以便研判未來關(guān)注的方向。

3 量子計算基準(zhǔn)測評體系框架初探

目前，量子計算基準(zhǔn)測評技術(shù)研究處于百家爭鳴的階段。本文嘗試從兩個維度對重點基準(zhǔn)測評技術(shù)體系框架進行梳理和分類（見圖4）。其中，縱向維度從硬件—軟件—應(yīng)用的角度劃分5個層次，分別是量子比特、邏輯門、量子電路、系統(tǒng)和應(yīng)用算法的不同層面基準(zhǔn)測評。在此之上還有量子計算云平臺測評和整體技術(shù)成熟度的評估。越接近底層硬件的測評越能反映量子計算機的技術(shù)細(xì)節(jié)（比如量子比特的噪聲模型、噪聲的復(fù)合形式等），但是這類測評指標(biāo)技術(shù)專業(yè)性要求較高，主要適用于硬件研發(fā)人員在開發(fā)或優(yōu)化量子處理器時應(yīng)用。越接近應(yīng)用層的測評技術(shù)指標(biāo)越單一，并且直觀易懂，可以對量子計算機在解決特定問題時的性能作出綜合評價，屏蔽底層硬件實現(xiàn)細(xì)節(jié)，適合應(yīng)用開發(fā)者或行業(yè)用戶使用。橫向維度則是從規(guī)模、質(zhì)量、速度三方面進行劃分。其中，規(guī)模指標(biāo)反映了量子計算機解決問題的極限能力，質(zhì)量指標(biāo)反映了量子計算機執(zhí)行任務(wù)的可靠性和可信度，速度指標(biāo)則反映了量子計算機在單位時間能完成的工作量。規(guī)模是量子計算的物理基礎(chǔ)，高質(zhì)量和高速度則是實現(xiàn)量子優(yōu)越性的必要條件，未來只有三者的綜合提升才能促進量子計算技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用實現(xiàn)。

圖4 量子計算基準(zhǔn)測量技術(shù)架構(gòu)

4 未來發(fā)展趨勢及展望

量子計算測評基準(zhǔn)目前仍處于研究起步階段，業(yè)界各方正進行開放性探索。量子體積一般被認(rèn)為是用于測評量子計算機性能的一個相對有效指標(biāo)，量子體積越大，可能意味著未來量子計算機能解決的實際問題的復(fù)雜度就越高。但是，也有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)在解決金融投資組合優(yōu)化問題中，量子體積大的機器并沒有取得實際問題中的最佳效果。還有研究發(fā)現(xiàn)電路后編譯方式、電路是否優(yōu)化、具體執(zhí)行的比特分布都會影響QV的最終測試結(jié)果。因此，未來對于量子計算基準(zhǔn)測評技術(shù)原理和影響因素等，還需要更多和更深入的理論分析和實驗驗證。

隨著量子計算硬件技術(shù)的發(fā)展演進，新的基準(zhǔn)測評指標(biāo)也可能會被提出和推廣。目前的測評體系多是基于物理量子比特設(shè)計的。未來隨著量子糾錯技術(shù)逐漸成熟和實用，如何評價邏輯量子比特的性能需要進一步的研究。量子糾纏被認(rèn)為可以將分布在不同地理位置的量子計算機連接起來，并且指數(shù)級地擴展計算能力，未來有望形成分布式量子計算或者真正的量子云計算。對于其中的糾纏連接能力，不同物理體系之間的轉(zhuǎn)換連接能力等也需要進行基準(zhǔn)測試評估。

未來量子計算評價體系和測評基準(zhǔn)將向著開放性、易用性、客觀性、可復(fù)現(xiàn)性、科學(xué)性、系統(tǒng)性和可追溯性的方向發(fā)展?；鶞?zhǔn)測評技術(shù)體系和方法會隨著量子計算機硬件的不斷成熟而日趨完善。單一的指標(biāo)無法綜合評估性能優(yōu)劣，并且不同的應(yīng)用需求也對應(yīng)不同的基準(zhǔn)測試?！皻w一化”是量子計算基準(zhǔn)測評發(fā)展的必然方向，即由繁雜的多維度測評方案收斂成一種標(biāo)準(zhǔn)化的可縱向?qū)Ρ鹊臏y評體系。

5 結(jié)束語

量子計算科學(xué)研究和應(yīng)用探索熱點頻出，資本市場高度關(guān)注，加速了其技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。量子計算基準(zhǔn)測評對于量子計算的工程化、實用化以及未來的商業(yè)化具有至關(guān)重要的意義。歐美各國積極構(gòu)建量子計算測試床，加速量子計算樣機研發(fā)、收集測試用例、探索Benchmark評測指標(biāo)，提供資源共享與產(chǎn)學(xué)研用開放平臺。目前，我國尚未部署產(chǎn)業(yè)級量子計算基準(zhǔn)驗證項目，缺少面向行業(yè)探索和工業(yè)應(yīng)用的量子計算測試平臺。鑒于量子計算基準(zhǔn)測評的重要性，建議我國加快相關(guān)測評方法、測評標(biāo)準(zhǔn)的項目布局，依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、標(biāo)準(zhǔn)化組織開展公共測試床的建設(shè)，聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研用多方的資源和力量，合作交流，協(xié)同創(chuàng)新，共同推動我國量子計算基準(zhǔn)測評體系的建立。

關(guān)鍵詞：量子計算人工智能