量子云计算服务：量旋云、IBM等量子云服务

量子云服务的关键优势

• 按需访问量子硬件：随时随地在真实设备上运行量子电路，无需任何设置。IBM、Amazon、SpinQ、Microsoft 等供应商允许您通过浏览器或 SDK 在实时量子处理器上启动作业。

• 内置强大的模拟器：在使用稀缺的量子硬件之前，您可以在高保真模拟器（模拟量子比特的经典超级计算机）上进行测试和调试。例如，AWS Braket 提供托管的 Jupyter Notebook 和高性能计算 (HPC) 支持的模拟器，让您无需拥有集群即可“测试和验证您的电路”。

• 统一的开发工具：云平台提供 SDK 和库（例如 IBM 的 Qiskit、Google 的 Cirq、Amazon 的 Braket SDK、SpinQ 的 SpinQit、D-Wave 的 Ocean 或 PennyLane），让您可以使用 Python 或 QASM 编写量子算法。这些工具通常包含教程和示例 Notebook，以帮助初学者入门。

• 成本效益和可扩展性：您只需为实际的计算时间和量子比特使用量付费（通常通过订阅或使用费）。这降低了总体拥有成本，因为无需在专用硬件上投入资本支出。企业客户甚至可以预留专用设备时间或签订服务级别协议 (SLA)。

• 多样化的硬件选择：许多服务聚合了多个量子后端。例如，单一接口（如 AWS Braket）即可访问来自不同供应商的不同处理器类型（超导、离子阱、模拟退火器）。这使用户能够根据自身问题选择最佳硬件，而无需受供应商锁定。

这些优势共同使得量子实验和原型设计更加便捷。

当今上线的量子计算云平台

IBM Quantum

IBM 一直是公共量子计算领域的先驱。其IBM Quantum平台（前身为 IBM Quantum Experience）使用户能够访问托管在 IBM 研究中心的大量超导量子比特设备。

截至 2025 年，IBM 已在线部署了约十几个量子处理器（量子比特数从 5 到 127 不等），用户均可远程访问。

这些机器包括 IBM 的先进系统，例如拥有 1121 个量子比特的 Condor 处理器——目前是世界上最大的量子处理器。开发者使用 Qiskit 框架（一个流行的 Python SDK）对 IBM 的设备进行编程，该框架会将电路编译成底层 OpenQASM 代码，并在实际硬件上运行。

IBM 还提供易于使用的控制面板和免费套餐，因此即使是学生也可以运行小型实验用于教学或研究目的。

亚马逊 Braket

亚马逊云服务 (AWS) 提供 Braket，一项完全托管的量子计算服务。Braket 可作为连接多个量子后端和模拟器的统一网关。

借助 Braket，您可以使用 Jupyter Notebook 设计量子算法（AWS 控制台提供预配置环境），然后选择运行位置：模拟器或合作伙伴提供的真实硬件。

Braket 目前支持门模型器件（来自 IonQ、Rigetti 等）和模拟量子模拟器（来自 QuEra）。实际上，这意味着 AWS 用户只需编写一段代码，即可轻松在例如 IonQ 囚禁离子系统和 Rigetti 超导芯片之间切换。

Braket 帮助用户克服硬件瓶颈：AWS 负责所有底层基础设施、作业排队和数据收集。例如，Braket 允许您预留专用量子硬件或使用具有优先访问权限的按需作业。该服务甚至提供免费套餐——新用户每月可获得 1 小时的 Braket 模拟器免费使用时间，让您可以零成本开始学习量子计算。

简而言之，AWS Braket 让 AWS 云上的量子计算普及化，使企业和研究人员无需购买昂贵的设备即可进行实验。

Microsoft Azure Quantum

Microsoft 的 Azure Quantum 是另一项重要的量子云服务，它内置于 Azure 生态系统中。Azure Quantum 强调混合工作流：用户可以将传统的 Azure 资源（虚拟机、GPU、云 AI）与量子协处理器相结合。

该平台与多家硬件公司合作——例如，它集成了 IonQ 的离子阱计算机和 Quantinuum（霍尼韦尔/量子解决方案）的设备作为后端。

Microsoft 还提供了一套优化工具集（例如其量子开发工具包和库），用于解决物流和金融等问题。由于 Azure Quantum 完全由 Azure 托管，因此它对已经在使用 Microsoft 云服务的企业极具吸引力。

量旋

量旋云是一个功能齐全的量子计算云平台，旨在为用户提供对真实量子硬件和高性能模拟器的无缝访问。该平台由 SpinQ 开发，使研究人员、教育工作者和开发人员能够通过统一的 Web 界面运行量子程序和实验，而无需专门的基础设施。

量旋云支持多种量子处理器，包括基于核磁共振 (NMR) 和超导技术的真实量子设备，目前提供 2、3、5 和 8 个量子比特的系统。该平台还包含一个高保真度、全振幅的量子模拟器，支持高达 24 个量子比特，使用户能够即时构建、测试和优化量子电路。

主要功能包括：

• 访问真实量子硬件：在具有不同架构和量子比特数的多个真实量子系统上运行作业。

• 高性能模拟：利用 24 量子比特全振幅模拟器，实现极低延迟和无排队。

• 可视化电路编辑器：使用拖放界面构建和修改量子电路，或直接在 OpenQASM 中编辑以实现精确控制。

• 集成量子编程环境：内置 Jupyter Notebook 环境支持 Python 开发和协作工作流程。

• 任务管理仪表板：通过集中式用户界面监控作业状态、管理文件、配置硬件平台和导出结果。

• 包含真实场景的算法库：预构建的可视化模块演示了量子算法如何解决优化、机器学习和模拟问题。

量旋云还包含 SpinQit，这是一个专有的基于 Python 的量子 SDK。SpinQit 使用户能够在硬件和模拟后端构建、模拟和执行量子算法，为可扩展的实验和开发提供一致的界面。

D-Wave Leap

D-Wave 的 Leap 平台提供了一种不同的解决方案：量子退火。D-Wave 硬件采用退火架构（而非门电路），使用数千个量子比特，专门用于解决优化问题（例如路线规划或投资组合分配）。

开发者可以通过 Leap 平台（也可通过 AWS 或开发者自己的云平台）访问 D-Wave 的系统；Leap 提供了一个 Ocean SDK 用于构建问题。Leap 已被用于实际项目的物流和调度解决方案。

Google Quantum AI

Google Quantum AI 提供对 Google 超导量子处理器的云访问（该技术与 Google Sycamore 和更新的 Willow 芯片背后的技术相同）。Google 用户可以通过 Cirq 框架（一个开源 Python 库）对这些机器进行编程，并通过 Google Cloud 在 Google 的量子硬件上调度作业。

Google 一直致力于提升量子比特的性能（他们展示了高保真度的操作）和研究纠错技术。 Google Quantum AI 通常还包含状态向量模拟器及其 TensorFlow Quantum SDK，用于混合量子-经典机器学习实验。

其他值得关注的量子云即服务 (QCaaS) 产品包括 Xanadu Cloud（基于光子学，并集成了 PennyLane）以及规模较小的供应商，例如 IonQ（也提供自己的云服务）。总而言之，如今已形成一个充满活力的量子云服务生态系统——从 IBM 和亚马逊到初创公司——每个服务商都为用户提供不同的硬件和工具。

量子计算服务的应用

量子云服务已经在多个领域得到广泛应用。例如，制药行业通过量子模拟器加速药物研发，金融公司利用量子算法进行投资组合优化与风险建模，物流和制造业运用量子求解器解决复杂的调度和供应链问题。网络安全领域也通过云平台测试抗量子加密技术。此外，教育机构为师生提供在线运行真实量子实验的机会，从而推动量子技术的普及和学习。