百度量子平台

量子计算时代操作系统

2020年9月15日，百度量子计算研究所在“百度世界2020”大会上发布了百度量子平台全景图。2021年7月10日，在“WAIC2021世界人工智能大会”上，百度量子平台全新升级，提供从应用到真机一站式云服务。同时，发布全新百度量子平台全景图。2021年10月，在“2021第五届全球智能工业大会大数据智能与科学计算论坛”上，百度量子发布全新QIAN战略升级，其中百度量子平台聚焦于打造自主可控的量子软硬件产业链。2021年12月，百度AI开发者大会期间，百度正式发布百度量子平台2.0，是国内首个提供从应用到量子处理器一站式服务的量子计算云平台。

发展背景

百度量⼦平台是百度量⼦计算研究所主推的平台化产品，连接了顶层解决方案和底层硬件基础所需要的大量软件工具，实现了量子计算能力的输出。⽬前，由于各类量⼦设备的建造成本都⾮常昂贵，在相当⻓的⼀段时间内很难做到⼤范围普及量⼦计算机。业界普遍的构想是通过云计算的⽅式共享这些昂贵的量⼦计算资源，在这种背景下百度量⼦平台应运⽽⽣。

2020年9⽉15⽇百度量⼦计算研究所在“百度世界⼤会2020”上，发布了百度量⼦平台全景图。该平台提供了连接顶层解决⽅案和底层硬件基础所需的⼤量软件⼯具以及接口，很好的实现了量⼦计算和云计算的深度融合。

2021年7月10日，百度在“WAIC2021世界人工智能大会”上分享了百度量子最新进展，并升级了由量脉、量桨、量易伏构成的百度量子平台。从量子应用出发，到量子算法设计再到量子环境部署再到量子软硬件接口最后到硬件，该平台已经有一整套系统的框架。而量脉、量桨、量易伏在其中扮演着重要角色。

2021年10月22日，百度在“2021第五届全球智能工业大会大数据智能与科学计算论坛”上发布全新升级战略QIAN，百度量子平台在其中扮演“基础设施(Infrastructure)”的角色，旨在打通自主可控的量子软硬件产业链,建成技术领先的量子计算平台，提供业界领先的量子计算服务。百度量子平台在量脉、量桨、量易伏的基础上囊括了更多模块，包括噪声处理、测控平台、网络架构等软件开发，以及量子芯片设计以及量子硬件平台等硬件开发。

2021年12月28日，百度在百度Create AI开发者大会“前沿探索论坛”上正式发布百度量子平台2.0，同时百度研究院量子计算研究所所长段润尧全新发布量子学习知识库“量易简”。随后，段润尧与量子计算先驱、量子密码学共同发明人之一Artur Ekert教授在量子大咖对话环节中表示，百度量子平台是实现产学研融合的中心舞台。此外，百度量子在百度Create大会2021搭建的CREATOR CITY(创造者之城)中创建了百度量子X空间，以动效形式生动形象地展现了百度量子平台完整工作流程。

2022年3月9日，百度在全球量子信息处理顶会QIP2022上分享了量子软硬件的最新进展，展示自研的量子芯片自动化设计工具（Quantum Electronic Design Automation，QEDA），同时升级量脉2.2。

2022年8月25日，“Quantum Create 2022·量子开发者”在北京成功举办，百度在此次大会上正式发布集量子硬件、量子软件、量子应用于一体的产业级超导量子计算机“乾始”和全球全平台量子软硬一体化解决方案“量羲”。大会上，北京市人民政府副秘书长刘印春，北京市科委、中关村管委会党组书记张继红致辞表达了对量子产业发展的大力支持，百度首席技术官王海峰、向涛院士、Artur Ekert院士、薛其坤院士、潘建伟院士、俞大鹏院士、陆汝钤院士、百度量子计算研究所所长段润尧发表致辞、演讲。百度在此次大会上正式发布集量子硬件、量子软件、量子应用于一体的产业级超导量子计算机“乾始”和全球首个全平台量子软硬一体化解决方案“量羲”，并推出量易伏手机端 QMobile，使得量子计算触手可及。

百度量子平台有望扮演量⼦计算时代操作系统的⻆⾊，⽤户通过百度量⼦平台可以运行量子程序，操控量⼦硬件，从⽽为不同⾏业赋能，是百度量⼦⽣态建设重要的⼀环。

2023年9月，百度发布首个量子领域大模型。

平台特点

百度量⼦平台⼴度上集合了人工智能、化工医药、教育科研、交通/制造、金融科技等顶层应⽤场景；深度上融合了量子算法设计、量子环境部署、量子软硬件接⼝、硬件等技术，着重构建解决⽅案、软件服务、硬件基础等⼀体化的服务平台；根上集成了量子学习知识库，为百度量子平台各个核心功能提供源源不断的知识养分。不论是专业开发者，还是量⼦科研⼈员，或者在校学⽣，都可以在百度量⼦平台上找到适合的服务。⻓远来看，百度量⼦平台提供了⼀个可持续发展的量⼦⽣态环境，而且对诸多核⼼代码进行了开源，还兼容第三⽅量⼦计算模拟器或量⼦计算硬件。

百度量子平台是百度量子计算研究所 QIAN 战略下的核心产品，包括量子硬件平台和量子软件平台。在量子硬件平台方面，百度量子计算研究所已正式建成硬件实验室，其中搭载了高保真度超导量子芯片，高度集成自研产业级测控平台“量脉”。而量子软件平台包括包括三个核心软件平台，即量脉、量桨、量易伏，和量噪、QNET、QAPP等模块插件以及量子学习知识库量易简。通过云服务获取强大量子算力，提供人人皆可量子的产业级量子计算即服务。

量子硬件平台

量脉

量脉提供量子脉冲云计算服务，用于连接量子软硬件，适配于不同类型的量子硬件平台。目前，量脉支持超导量子硬件平台、离子阱量子硬件平台和核磁共振量子硬件平台。一方面，量脉实现了对量子硬件的芯片表征、量子逻辑门标定以及量子芯片与硬件初始化。另一方面，量脉超导可以方便快捷地生成量子电路运行所需的脉冲序列；量脉离子阱可以生成基于离子阱量子计算系统的单/双量子比特门与广义 Mølmer-Sørensen 门脉冲；量脉核磁可以快速地生成核磁共振硬件可以识别的脉冲信号。

此外，量脉还提供开源 SDK。借助量脉提供的量子比特标定、脉冲优化和调度、基准测试、量子噪声缓释等工具箱，用户和研发人员可以方便地实现含噪物理系统的建模、动力学演化的模拟和误差分析的可视化等，并通过噪声缓释功能提升量子计算精度。进一步地，人们可以借助量脉在脉冲层面上实现诸如变分量子本征求解器等量子算法。同时，量脉允许用户快速构建脉冲实验，并提供参数存取、硬件对接等接口。

量脉平台的核心特点是自动化、可视化、一体化，可以自动化对量子芯片进行表征、初始化和控制。只要输入量子芯片结构等基本信息，就可以从头实现量子芯片的表征，并自动化标定量子逻辑门。同时，量脉还实现了自动化的定期监控和再校准功能。这些都极大减轻了科研与工程人员的负担，大幅降低量子硬件平台的运行维护成本。此外，硬件平台运行状态、正在运行的脉冲序列以及实验记录等都赋予可视化功能，可以实时返回并在图形用户界面上显示。这一界面还支持手动设置量子计算脉冲序列与脉冲参数，以及数据处理分析。

量子芯片设计

百度量子计算研究所研发的量子芯片自动化设计工具（QEDA），支持自动化地设计2D与3D超导量子芯片。给定设计任务，可以生成量子芯片的版图以及微纳加工所需的gds文件，并对量子芯片性能进行仿真。整个设计和仿真过程均可自动化地进行，极大地提升了超导量子芯片研发的效率。作为落地实践案例，已完成了一款 36 比特含耦合器超导量子芯片的设计和仿真验证。

量子软件平台

量桨

量桨是基于百度飞桨研发的全球首个云量一体的量子机器学习平台。量桨支持量子神经网络的搭建与训练，具备轻松上手、功能丰富等特点，提供了完善的API文档和用例教程。

量桨可以快速搭建量子神经网络并进行训练和预测。同时，量桨也支持与飞桨的经典神经网络进行连接，快速实现量子经典混合神经网络。量桨还具有多个创新性功能，包括业界首个基于测量的量子计算模块MBQC、自主研发的分布式量子信息处理模块LOCCNet、量子化学模块QChem，以及众多实用工具，如梯度分析工具、量子金融工具、量子费舍信息、哈密顿量模拟工具等等。目前，量桨提供涵盖量子模拟、组合优化、机器学习以及量子网络等多个领域的核心开发工具集，并具有丰富的自研量子机器学习算法，赋能量子优化、量子化学等前沿量子应用。

量桨具备轻松上手、功能丰富等特点，提供了完善的入门手册、API文档以及四十多项用例教程。无论是量子计算爱好者、开发人员或是研究学者，都可以轻松上手使用量桨。量桨既为业内人士开发量子人工智能应用提供了强有力的支撑，也为量子计算爱好者提供了一条可行的学习途径。开发者们可以在量桨上便捷地进行人工智能、组合优化、量子化学方面的量子应用研发。

量桨已经成为一个云量一体的量子机器学习平台。一方面，量桨已经支持连接量易伏，通过使用量易伏的云端高性能模拟器，量桨可以实现大规模的电路模拟，更是可通过连接量易伏调用云端的量子算力去进行量子机器学习的落地实践。另一方面，在量易伏的云IDE上也可以进行量桨的云端开发，开发者无需再配置本地开发环境，极大地提升了用户的使用体验。

量桨搭建起了人工智能与量子计算之间的一座桥梁，使得百度飞桨成为国内首个支持量子机器学习的深度学习框架，将持续推动量子计算与人工智能的融合创新，迎来AI能力的创新突破。

量易伏

量易伏是国内首个云原生量子计算平台，提供以量子设施即服务 (Quantum infrastructure as a Service，QaaS) 模式的量子计算环境。量易伏提供四类用户端组件进行量子计算实验，即QComposer、PyOnline、YunIDE以及QCompute，适用不同人群，并提供了量子编程全生命周期的支持，有丰富的算法案例满足不同需求。

通过量易伏自主研发的轻量级量子模拟器、扩展分布式高性能模拟器以及第三方模拟器和远程量子云硬件接口，用户可以方便地在云端进行量子程序的开发测试等。同时，量易伏也提供基于 Python 的开源 SDK 供人们使用，并支持混合语言和设备无关的量子编程开发。2021年7月10日，量易伏重磅升级至2.0版本，成为国内首个接入量子计算真机的云原生量子计算平台，提供从应用到真机的一站式量子计算服务。

量易伏上集成的云上量子IDE（YunIDE），是国际首个云原生量子集成开发环境（IDE），提供全新量子编程体验。YunIDE 开箱即用，拥有完备的量子计算环境配置，集成常用经典科研工具和量子开发工具链，旨在降低经典程序开发者的学习门槛，使得全量量子开发触手可及。相比其他编程环境，YunIDE的优势是采用serverless架构，具有响应速度快、资源消耗低、隔离租户运行、可定制化程度高等特点。YunIDE镜像内置量易伏组件，同时提供量脉、量桨等发布包。

2022年8月25日，量易伏升级至3.0版本，升级 QCompute SDK 量子开发套件，同时重磅推出全新移动端—QMobile，成为全球首个支持真正量子硬件云端计算的 APP。在 QMobile 上，用户可以使用量子作曲家，通过简单的拖动图标即可搭建一个量子电路，并将计算任务发送云上 QPU 进行真正的量子计算。用户可以即时查看计算结果，且能够在 APP 内查看历史计算结果。此外，QMobile 还提供量子小调功能，包含三个有趣又有科教意义的小教程，来帮助新用户学习与探索量子计算，体验手机量子编程的魅力。通过 QMobile，量子计算不再只存在于实验室的巨大机器设备里；用户甚至可以将量子计算资源装进你的口袋，随时随地进行量子计算学习和实践。

量噪

量噪是国内首个量子噪声处理工具集，从软件层面处理近期量子设备中广泛存在的量子噪声。量噪提供三大量子噪声处理功能：随机基准测试，量子噪声刻画，量子噪声缓释，以期解决“表征并降低量子噪声”难题。

QNET

QNET 是全球首个接入量子硬件的量子网络工具集，可以加速量子网络协议设计，量子网络架构测试以及量子网络标准制定与部署，具备高兼容性、高细粒度、对接硬件等特点。QNET 提供完备的离散事件仿真框架，帮助对量子网络系统状态进行高效跟踪和准确模拟，模块化设计可为不同量子网络架构提供测试环境。

QAPP

QAPP 是基于量易伏组件 QCompute 开发的量子计算解决方案工具集，提供包括量子化学、组合优化、机器学习在内的诸多领域问题的量子计算求解服务。QAPP 为用户提供了一站式的量子计算应用开发功能，直接对接用户在人工智能、金融科技、教育科研等方面的真实需求。QAPP还支持对量易伏模拟器或量子芯片的调用。

量易简

量易简是百度量子计算研究所专为量子教育设计的量子学习知识库，集教材、视频、课程和编程于一体，提供从量子计算理论到实践的全流程指导，大幅降低量子计算学习所需门槛，帮助对量子计算感兴趣的学生与爱好者更容易地进入这一领域，助力实现“人人皆可量子”的愿景。

未来发展

百度量子平台是百度量子生态发展的重要一环。围绕着百度量子生态的建设，百度量子平台使得用户和量子服务紧密结合起来，同时赋能工业生产、量子会议论坛、高校科研机构等，是实现产学研融合的中心舞台。研发大规模商用量子计算机和量子互联网依然充满巨大的挑战，这为新基建提供了一个具有重大潜力的全新应用。随着量子生态的逐步完善，百度量子平台可以实现赋能新基建，开辟新的业务和市场，为用户和客户创造重要价值。

目前，百度正持续为高校和科研机构提供技术支持，并与悉尼科技大学、清华大学、中科院物理所、北京量子院等高校与机构在量子计算领域展开合作。同时，百度还多次支持或参加 QIP、QCrypt、AQIS等量子计算国际顶级会议。在量子硬件方面，百度量子计算研究所积极展开与中科院物理所等科研机构在量子硬件方面的研发合作，进行量子硬件的互联与量子算力开放测试，推动国内量子计算的发展。

身处百年未有之大变局的背景下，量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。展望未来，量子技术需要系统布局，人才队伍的培养势在必行。在应用方面，量子会使云计算和 AI 变得更加有活力，并在产业升级上发挥积极作用。百度将持续积极推动量子计算的前沿技术发展，构建量子基础设施，开拓量子高潜应用，为量子计算领域的发展和繁荣持续贡献力量。

2021年12月百度Create大会上，百度量子计算所所长段润尧对话量子计算先驱、量子密码学共同发明人之一Artur Ekert教授。Ekert教授表示，在量子计算领域，学术界与工业界应该加强交流，一起推动量子科技的发展。未来，双方应该协同建造更好的量子设备，培养和教育更多量子科技人才，推动量子科技与其他领域发展相结合，量子时代终将到来。段润尧表示，作为百度量子生态发展的重要一环，百度量子平台将用户和量子服务紧密结合，赋能科学研究、工业生产等领域，同时不断促进量子计算技术与教育的普及，是实现产学研融合的中心舞台。

2022年8月Quantum Create 2022·量子开发者大会上，百度首席技术官王海峰博士在开场致辞中表示，量子计算产业化是发挥量子价值的重要方式。科技创新只有真正应用于产业，在实践中验证其价值，才有长久的生命力。向涛院士表示，随着量子计算的发展，量子技术的触角将深入到信息处理的每个角落。量子计算未来的发展趋势将呈现规模化、容错化和集成化的趋势。Artur Ekert院士表示，量子科技蕴含着巨大的能量和潜力，量子计算的产业化应用激动人心。薛其坤院士、潘建伟院士、俞大鹏院士在视频致辞中都提到各方要共建可持续的量子生态发展环境，推动量子计算产业化进程。陆汝钤院士表示量子计算本身是一项具有伟大前途的产业，未来要真正承担起国家的重大计算任务，真正在涉及国计民生的重大计算问题上体现出量子优越性。

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