光子盒研究院出品
量子計算行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，預(yù)計到 2035 年將產(chǎn)生近 7000 億美元的價值，但技術(shù)工人的短缺可能會阻礙進(jìn)展。
目前，每三個量子職位空缺只能提供一名合格的量子候選人。根據(jù)麥肯錫的一項研究，預(yù)計情況只會惡化， 預(yù)計到 2025 年只有不到 50% 的量子計算工作 得到填補，除非采取重大干預(yù)措施。
世界經(jīng)濟論壇 (WEF) 指出，這種短缺已經(jīng)影響到科技行業(yè)， 目前有超過一半的量子公司正在招聘 但難以找到具備合適技能的候選人。該研究所警告說，未來二十年量子工作崗位將呈指數(shù)級增長，量子技術(shù)的初創(chuàng)公司已經(jīng)在各大洲涌現(xiàn)。
因此在國內(nèi)外許多踏足量子領(lǐng)域的頂級企業(yè)企業(yè)都致力于解決這一技能差距并建立專業(yè)化的勞動團(tuán)隊。
l 本源量子云平臺完善的量子計算應(yīng)用與學(xué)習(xí)
讓我們從國內(nèi)知名量子企業(yè)--本源量子入手了解量子計算的應(yīng)用方向以及演示，本源量子云提供真實量子計算、量子計算模擬器和超-量混合計算后端接入，為開發(fā)者提供基礎(chǔ)軟件與開發(fā)工具，為生物化學(xué)、金融科技、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)等先進(jìn)企業(yè)提供行業(yè)應(yīng)用服務(wù)。
目前平臺主要提供投資組合優(yōu)化、期權(quán)計算器、量子期權(quán)定價、圖像識別、CQFD、真實量子計算服務(wù)、模擬量子計算服務(wù)等，以期權(quán)計算量子應(yīng)用服務(wù)為例，在本源量子云平臺點擊期權(quán)計算器，填寫需要計算的期權(quán)信息：
點擊計算后約5秒就可以得到以下結(jié)果：可以清楚的看到，在以往需要花費大量時間計算的期權(quán)費，通過量子計算的應(yīng)用，在幾秒內(nèi)就可以計算精確結(jié)果。
進(jìn)一步的，如果想用量子計算解決更多問題，可以與本源量子進(jìn)行合作或是加入其旗下學(xué)習(xí)平臺本源溯知，目前課程限免，從0到1開始學(xué)習(xí)量子計算編程。目前中國計算機學(xué)會（CCF)、本源量子、國家超級計算鄭州中心、國家移動云能力中心共同舉辦第二屆“司南杯”量子計算編程挑戰(zhàn)賽，可供相關(guān)人才參與。
l 中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院量子計算云平臺一個承載現(xiàn)在與未來的實驗室
該平臺是一個集實驗（平臺有實體量子計算物理機）、交流（關(guān)鍵量子計算技術(shù)和前沿研究結(jié)果）、分享（量子計算知識普及）為一體的公共平臺信息系統(tǒng)。希望給廣泛的用戶提供一個權(quán)威、多元和互動的量子計算科技社區(qū)，并帶動更多的量子物理愛好者、科研和工業(yè)用戶利用此平臺探索量子計算在各個方面的研究和應(yīng)用。同時也給客戶提供更多的量子計算相關(guān)的儀器設(shè)備信息以帶動量子計算 技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和國產(chǎn)化，為推動建立健康發(fā)展的量子計算生態(tài)系統(tǒng)而努力
該平臺提供12比特超導(dǎo)計算試驗環(huán)境，使用者不需要編程背景就可以使用圖表編程學(xué)習(xí)量子編程，通過抓放指令進(jìn)行量子線路操作工具就可以在其量子物理機上進(jìn)行實驗操作。
實驗“運行”之后，界面將可視化每一個量子比特的狀態(tài)，但要注意的是，每運行一次實驗，將消耗積分。實驗操作臺左上角的實驗參考數(shù)表示了關(guān)于量子計算機各參數(shù)值、比特保真度等。比特門分為單比特門和雙比特門，鼠標(biāo)懸停后可以看到對應(yīng)的矩陣。下方縱軸上的Q1-Qxx代表了比特數(shù)目，橫軸上的數(shù)字表示量子線路深度。
實驗步驟也非常清晰明了：
第二步，拖拽邏輯門控制量子電路，比特門有15個單比特邏輯門以及1個兩比特邏輯門。
第三步，實驗操作設(shè)置完后，拖拽右上角的“測量”進(jìn)入線路，一次實驗至少要有一個測量。
第四步， 點擊運行，即可開始測量
第五步， 選擇測量重復(fù)次數(shù)。每運行一次，便可以獲得一個測量結(jié)果。多次運行，可以獲得概率分布圖。
如果對中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院量子計算云平臺的更多內(nèi)容感興趣可以登陸其平臺，查看Quingo指令集用戶手冊以及QCIS用戶手冊等資料哦，除此之外，量子云平臺已成功舉辦過量子計算挑戰(zhàn)者杯大賽，未來還會舉辦相關(guān)的競賽，持續(xù)探索建立產(chǎn)學(xué)研合作。
除以上國內(nèi)云平臺外，國外三大全球頂尖公司Quantinuum、微軟Azure和英特爾也建立了相關(guān)的云平臺和體系化的量子編程學(xué)習(xí)方案，更有助于量子編程者接觸底層邏輯和最新技術(shù)。
l Quantinuum InQuanto pytket編程工具基于 Python 的量子化學(xué)軟件平臺
Pytket 框架是用于開發(fā)和執(zhí)行門級量子計算的軟件平臺，其提供的用戶手冊面向已經(jīng)通過電路模型熟悉量子計算基礎(chǔ)知識并希望探索 tket 中可用工具的讀者。它提供了一個全面的、以功能為中心的平臺之旅，從“Hello world”到使用先進(jìn)技術(shù)來加速和提高量子實驗的準(zhǔn)確性。
用Pytket進(jìn)行電路構(gòu)造基本門為例，在tket平臺安裝相關(guān)文件包之后
第一步需要我們定義所使用的數(shù)據(jù)單元集（量子位和位）Circuit：
第二步為與對象的大部分交互Circuit將建立要運行的指令序列。最簡單的方法是按執(zhí)行順序?qū)⒚織l指令添加到電路的末尾�；玖孔娱T表示應(yīng)用于某些量子位的一些酉操作。將它們添加到Circuitjust 需要指定要將它們應(yīng)用到哪些量子位。對于受控門，慣例是首先給出控制量子位，然后是目標(biāo)量子位。
第三步對于參數(shù)化門，例如旋轉(zhuǎn)，參數(shù)總是首先給出。由于旋轉(zhuǎn)的角度由分?jǐn)?shù)給出的普遍存在π在實際的量子計算中，所有角度參數(shù)的單位都是半圈（1半圈等于π弧度）。
可以通過這種方式獲得大量常用門，如該類的 API 參考中所列Circuit。但是，對于不太常用的門，可以使用枚舉獲得更多種類OpType，可以使用方法添加Circuit.add_gate。
該類的 API 參考OpType詳細(xì)說明了電路中可能存在的所有可用操作。
以上步驟就簡單的構(gòu)建了一個基本門電路，更多內(nèi)容可以參考Quantinuum InQuanto pytket用戶手冊。
應(yīng)用方面，目前科研團(tuán)隊已使用 InQuanto 對以富馬酸鹽金屬絡(luò)合物中的 CO2 吸附問題為主題進(jìn)行了模擬。展示了 InQuanto 有助于開發(fā)對應(yīng)對氣候變化具有重要意義的下一代吸附材料的可能性。同時該平臺也與寶馬集團(tuán)、jsr公司、三井產(chǎn)物等知名企業(yè)達(dá)成了相關(guān)合作
l Azure Quantum量子計算云平臺一體化學(xué)習(xí)平臺、多種學(xué)習(xí)示例
Azure Quantum 是 Azure 的云量子計算服務(wù)，具有多種量子解決方案和技術(shù)。Azure Quantum 確保開放、靈活且面向未來的量子計算路徑，以適應(yīng)用戶的工作方式、加速用戶的進(jìn)步并保護(hù)用戶的技術(shù)投資。
目前Azure Quantum賬戶可以免費注冊，如果是學(xué)生則可以免費試用
借助 Azure Quantum，研究人員和企業(yè)可以使用量子計算對風(fēng)險管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)分析、數(shù)據(jù)搜索、疫苗開發(fā)或材料科學(xué)中的復(fù)雜場景進(jìn)行建模。支持 Cirq、Qiskit 和 Q#。可以使用熟 Azure 平臺來學(xué)習(xí)如何開發(fā)量子算法以及如何在來自多個提供商的真實硬件上對其進(jìn)行編程和運行。
目前Azure Quantum提供量子資源估算、量子模擬、量子加速以及量子機器等的算法學(xué)習(xí)，此處展示資源估算，估算用 Q# 和 Python 編寫的容錯量子計算機上乘法器的成本輸出結(jié)果示例：
更多模型建立和編程示例可以訪問Azure Quantum平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)。
l 英特爾 sdkQuantum在普通計算機上模擬量子環(huán)境進(jìn)行編寫
“英特爾量子 SDK 可幫助程序員為未來的大型商用量子計算機做好準(zhǔn)備。它不僅可以幫助開發(fā)人員學(xué)習(xí)如何在模擬中創(chuàng)建量子算法和應(yīng)用程序，還將通過創(chuàng)建一個開發(fā)人員社區(qū)來推動行業(yè)發(fā)展，從而加速應(yīng)用程序的開發(fā)，以便他們在英特爾的量子硬件可用時做好準(zhǔn)備。”
Anne Matsuura，英特爾實驗室量子應(yīng)用與架構(gòu)總監(jiān)
借助 Intel 的這款新 量子SDK，開發(fā)人員現(xiàn)在有機會體驗其中的虛擬表現(xiàn)形式。它是使用低級虛擬機編譯器用 C++ 編寫的，因此開發(fā)人員可以輕松地將量子程序集成到他們現(xiàn)有的應(yīng)用程序中。該開發(fā)套件已經(jīng)在今年（2023年）上市。
