移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)白皮書1.0（2024年）

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)白皮書1.0（2024年）前言階段目 錄移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的算力挑戰(zhàn) 1量子計(jì)算帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 3量子計(jì)算優(yōu)勢(shì) 3量子計(jì)算技術(shù)挑戰(zhàn) 3量子計(jì)算應(yīng)用挑戰(zhàn) 4量子計(jì)算應(yīng)用評(píng)測(cè)必要性 5量子計(jì)算應(yīng)用能力體系框架 7總體框架 7移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求 7量子硬件性能指標(biāo) 9量子算法性能指標(biāo) 10量子硬件與算法綜合指標(biāo) 11量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展能力指標(biāo) 11量子計(jì)算機(jī)部署能力指標(biāo) 13應(yīng)用能力成熟度指標(biāo) 13量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)方法 15應(yīng)用能力評(píng)測(cè)基本概念 15應(yīng)用能力評(píng)測(cè)基本方法 17移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求評(píng)估案例 18應(yīng)用能力（量子算法級(jí)）評(píng)測(cè)案例 20量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化需求 25應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化需求 25應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化展望 266.總結(jié) 30縮略語 31參考文獻(xiàn) 32移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的算力挑戰(zhàn)MIMO去蜂窩網(wǎng)絡(luò)（cell-free）、基于大模型的網(wǎng)絡(luò)與空口、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，1所示。圖1.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的算力挑戰(zhàn)MIMOMIMOMIMO信號(hào)檢測(cè)、MIMO信道測(cè)量與反饋、MIMO預(yù)編碼，涉及高M(jìn)IMO矩陣乘、矩陣奇異值分解、矩陣求逆等運(yùn)算，以及信號(hào)最大似然檢測(cè)MIMO矩陣，經(jīng)典計(jì)算機(jī)求解復(fù)雜度雖然多項(xiàng)式級(jí)增長(zhǎng)，但也帶來極大的處5G基站能耗來說更加不可持續(xù)。500（2500次方100（級(jí)），求解最優(yōu)解將超越經(jīng)典計(jì)算能力。（如用于安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估AI大模型，以適應(yīng)更多場(chǎng)景。但AI62000張100PU運(yùn)行130秒視頻需要4000張100PU3個(gè)月時(shí)間，（1H10030萬￥，20006億￥），成本極高，性價(jià)比很低。維異構(gòu)數(shù)據(jù)為模型設(shè)計(jì)、訓(xùn)練與推理帶來極大挑戰(zhàn)。量子計(jì)算帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)計(jì)算加速和指數(shù)級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。量子計(jì)算屬于可逆計(jì)算，雖然控制設(shè)備能耗高，但計(jì)算本身低能耗。動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的各類搜索與優(yōu)化問題。量子計(jì)算可加速線性系統(tǒng)求解，適合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中線性信號(hào)處理。高維異構(gòu)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的深層模式，更好保障服務(wù)質(zhì)量。量子計(jì)算支持非線性處理，量子核方法有望實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性。適合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與管理的智能決策。60E（2500H100GPU（7.5億￥成本）。當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)功耗在百千瓦級(jí)以下，成本在千萬級(jí)，預(yù)期具有更高的性價(jià)比。量子計(jì)算技術(shù)挑戰(zhàn)雖然量子計(jì)算理論上展現(xiàn)了一定的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，但量子計(jì)算目前還處于NISQ階段，面臨諸多技術(shù)問題與挑戰(zhàn)：計(jì)算機(jī)從而提高量子計(jì)算能力。限以及具體任務(wù)上的量子優(yōu)越性仍在探索中?？赡軣o法同時(shí)滿足類比性和實(shí)用性的要求。四是量子-經(jīng)典混合系統(tǒng)集成存在挑戰(zhàn)。量子軟件開發(fā)框架還不夠成熟，亟待開發(fā)量子和經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)協(xié)同工作框架，以支持兩者的互操作性。量子計(jì)算應(yīng)用挑戰(zhàn)2所示的技術(shù)與工程問題：算法？?jī)?yōu)勢(shì)包括計(jì)算時(shí)長(zhǎng)、計(jì)算精度、計(jì)算規(guī)模、計(jì)算能效等?？刹捎昧孔泳幾g、量子誤差緩解等多種增強(qiáng)手段來保障。計(jì)算任務(wù)所處環(huán)境與量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行環(huán)境是否能匹配？是否有尺寸、能量移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算任務(wù)部署環(huán)境的剛性需求邊界。NISQ無法給定結(jié)論。圖2.量子計(jì)算應(yīng)用能力三要素量子計(jì)算應(yīng)用評(píng)測(cè)必要性2.3→不確定確定迭代評(píng)測(cè)，明確量子計(jì)算應(yīng)用存在的差距，定位存在的問題。（KPI），嘗試從應(yīng)用需求層面評(píng)估量子計(jì)算真實(shí)能力，從而能夠綜合判斷量子該類問題是否必須依賴量子計(jì)算、是否有量子加速優(yōu)勢(shì)等結(jié)論。量子計(jì)算應(yīng)用能力體系框架總體框架4=f(（度、精度、規(guī)模）=f（硬件性能，算法性能）。圖4.量子計(jì)算應(yīng)用能力體系框架移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求計(jì)算需求指標(biāo)5（時(shí)效（計(jì)算量MIMO1ms0.5ms延抖動(dòng)要求更為苛刻。了算法本身，還與量子計(jì)算機(jī)數(shù)值表征能力有關(guān)。規(guī)模的問題，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，計(jì)算量越大。計(jì)算效能需求：計(jì)算能效是指完成給定計(jì)算任務(wù)所需的能耗（焦耳或單位能耗完成的計(jì)算量。能效指標(biāo)是綠色環(huán)保和控成本的要求。擇的量子算法、量子計(jì)算機(jī)以及配套的增強(qiáng)技術(shù)綜合能力實(shí)現(xiàn)。圖5.不同場(chǎng)景典型計(jì)算問題類型與關(guān)鍵性能指標(biāo)計(jì)算任務(wù)部署需求（集中化運(yùn)維平臺(tái)基站等不同區(qū)域。部署需求主要有物理環(huán)境需求與軟件配套需求兩類。（集中化基帶池計(jì)算任務(wù)的軟件配套需求取決于量子計(jì)算機(jī)與計(jì)算任務(wù)相關(guān)的經(jīng)典系統(tǒng)的以及與通信設(shè)備的接口與協(xié)議配套設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是量子-經(jīng)典數(shù)據(jù)接口。量子硬件性能指標(biāo)比特級(jí)指標(biāo)：量子比特（退）的持續(xù)時(shí)間。更復(fù)雜的計(jì)算需要更長(zhǎng)的相干時(shí)間。T1時(shí)間（能量耗散時(shí)間（|1?態(tài)（如|0?態(tài)和恢復(fù)法測(cè)量。T2時(shí)間（相干時(shí)間）：也稱為橫向弛豫時(shí)間，描述了量法測(cè)量。最小化。實(shí)驗(yàn)中一般也采用隨機(jī)基準(zhǔn)測(cè)試法進(jìn)行測(cè)量。力。量子比特連接性：量子比特相互糾纏的能力（任意兩個(gè)量子比特直接糾纏），影響量子線路的復(fù)雜性?？赏ㄟ^硬件架構(gòu)直接獲取，比如超導(dǎo)芯片的架構(gòu)圖。量子邏輯門級(jí)指標(biāo)：門保真度和雙門保真度。量子邏輯門操作時(shí)間（主頻）：每秒線路層操作數(shù)(CLOPS)?？筛鶕?jù)基準(zhǔn)測(cè)試線路的運(yùn)行時(shí)間除以線路深度來獲取。量子線路級(jí)指標(biāo)：量子線路深度：量子算法可執(zhí)行的最大時(shí)長(zhǎng)。隨機(jī)線路基準(zhǔn)以及信道譜基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)級(jí)指標(biāo)：深度以及量子糾纏的綜合性能指標(biāo)。通過任務(wù)成功率測(cè)試。保真度：量子比特制備和測(cè)量的精度，影響計(jì)算結(jié)果。一般也采用隨機(jī)基準(zhǔn)測(cè)試法進(jìn)行測(cè)量。行的最大時(shí)長(zhǎng)、斷電之后恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行的校準(zhǔn)難易度等。量子算法性能指標(biāo)表現(xiàn)出的計(jì)算性能（異構(gòu)硬件的適用性），具體指標(biāo)如下：式，還要考慮黑盒查詢次數(shù)，以及黑盒運(yùn)行時(shí)間。且由于量子退相干和門誤差而增加整個(gè)計(jì)算過程中的誤差積累。比，突出量子優(yōu)勢(shì)。和Shor特的數(shù)量。量子硬件與算法綜合指標(biāo)斷量子計(jì)算機(jī)能否滿足給定的計(jì)算任務(wù)需求，具體包括：計(jì)算速度：有多種定義，根據(jù)具體任務(wù)選擇。包含任務(wù)交付到計(jì)算輸出（量子態(tài)操控時(shí)長(zhǎng)。（如分布式算法物理比特規(guī)模、保真度、相干時(shí)間、量子編譯、智能工具等優(yōu)化手段有關(guān)。計(jì)算規(guī)模還包括多個(gè)計(jì)算任務(wù)的并發(fā)規(guī)模。計(jì)算效能：?jiǎn)挝荒芎模ń苟┠苄в嘘P(guān)，可以同時(shí)考慮主機(jī)和外圍設(shè)備能耗，或者僅考慮主機(jī)能耗。量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展能力指標(biāo)1給出了不同技術(shù)路線的量子計(jì)算機(jī)單系統(tǒng)擴(kuò)展面臨的技術(shù)2表1.量子計(jì)算機(jī)單系統(tǒng)能力擴(kuò)展評(píng)估指標(biāo)技術(shù)路線連接性尋址成本超導(dǎo)局部連接復(fù)用控制線濾波控制線、制冷量離子阱全連接聲光偏轉(zhuǎn)器精度激光器成本光量子全連接單光子源純度和全同性光學(xué)組件、探測(cè)器中性原子全連接聲光偏轉(zhuǎn)器精度激光器成本相干伊辛機(jī)全連接光通信技術(shù)光通信成本量子點(diǎn)局部連接電場(chǎng)/光場(chǎng)尋址精度半導(dǎo)體制造成本硅量子計(jì)算局部連接電場(chǎng)/微波信號(hào)精度半導(dǎo)體制造成本拓?fù)淞孔佑?jì)算全連接量子波函數(shù)操控精度（拓?fù)淞孔颖忍夭倏兀┎牧铣杀?、量子比特讀出裝置成本注：1、成本僅以當(dāng)前產(chǎn)業(yè)水平評(píng)估，不考慮量產(chǎn)及技術(shù)突破的成本降低。表2.量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)性擴(kuò)展評(píng)估指標(biāo)技術(shù)路線異構(gòu)性支持互聯(lián)數(shù)量互聯(lián)距離互聯(lián)方式超導(dǎo)支持研究中集群或遠(yuǎn)距光纖/微波離子阱支持研究中研究中光纖光量子支持研究中研究中光纖中性原子支持研究中研究中光纖相干伊辛機(jī)支持研究中研究中光纖量子點(diǎn)支持研究中局部連接微波/電場(chǎng)硅量子計(jì)算支持中等（局部連接）短距離（幾毫米到厘米級(jí)）微波/電場(chǎng)/電纜拓?fù)淞孔佑?jì)算支持研究中研究中光纖/電纜/微波注：1、其他需要補(bǔ)充的說明力，這對(duì)于擴(kuò)大規(guī)模至關(guān)重要。量子-經(jīng)典算法、計(jì)算任務(wù)分解/分配、部署環(huán)境兼容的支持。量子計(jì)算機(jī)部署能力指標(biāo)括物理尺寸、物理環(huán)境、移動(dòng)性、運(yùn)維與能耗等指標(biāo)：設(shè)計(jì)發(fā)展，小型化將成為交付解決方案。潔凈、濕度等需求。潔凈間、溫控設(shè)備可能成為最大瓶頸。以及臨時(shí)性搬運(yùn)、拆遷等。對(duì)經(jīng)典計(jì)算有經(jīng)濟(jì)價(jià)值增益。運(yùn)維能力：重點(diǎn)是遠(yuǎn)程運(yùn)維操作的支持程度，以及智能化程度。任務(wù)相比經(jīng)典計(jì)算機(jī)是否具有更高的性價(jià)比。應(yīng)用能力成熟度指標(biāo)9個(gè)級(jí)別（GJB7688-2012）：提出基本原理并正式報(bào)告。提出概念和應(yīng)用設(shè)想。完成概念和應(yīng)用設(shè)想的可行性驗(yàn)證。以原理樣品或部件為載體完成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境驗(yàn)證。以模型樣品或部件為載體完成相關(guān)環(huán)境驗(yàn)證。以系統(tǒng)或子系統(tǒng)原型為載體完成相關(guān)環(huán)境驗(yàn)證。以系統(tǒng)原形為載體完成典型使用環(huán)境驗(yàn)證。以實(shí)際系統(tǒng)為載體完成使用環(huán)境驗(yàn)證。以實(shí)際系統(tǒng)為載體完成使用任務(wù)。NISQFTQC8，NISQ6FTQC3、45。機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力情況。為了更好的表征量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力水平，根據(jù)當(dāng)前量子計(jì)算研發(fā)現(xiàn)狀，本文從應(yīng)用層角度提出量子計(jì)算應(yīng)用能力等級(jí)指標(biāo)，包括如下5個(gè)等級(jí)：0：不具備應(yīng)用能力。1：教學(xué)級(jí)應(yīng)用?？捎糜诹孔恿W(xué)原理、簡(jiǎn)單量子算法運(yùn)行、量子算機(jī)教學(xué)機(jī)和游戲機(jī)。2：科研級(jí)應(yīng)用。即研發(fā)級(jí)應(yīng)用，可用于小規(guī)模量子算法驗(yàn)證、異NISQ量子計(jì)算機(jī)。3：小規(guī)模試點(diǎn)應(yīng)用。用于實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中計(jì)算問題及量子算法的測(cè)試驗(yàn)證，僅針對(duì)特定場(chǎng)景與特定問題，性能與結(jié)算結(jié)果可能不穩(wěn)定。4：商業(yè)應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)部署，提供商業(yè)級(jí)有質(zhì)量保證的計(jì)算能力，包括小規(guī)模商用與大規(guī)模商用，從產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀看，超導(dǎo)、離子阱、光量子等技術(shù)路線都可以達(dá)到等級(jí)2。量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)方法估與測(cè)量，沒有測(cè)試工具時(shí)，僅做定性評(píng)估）應(yīng)用能力評(píng)測(cè)基本概念（測(cè)對(duì)象與測(cè)試指標(biāo)），以及測(cè)試工具等概念，下面簡(jiǎn)要介紹。應(yīng)用能力評(píng)測(cè)級(jí)別際應(yīng)用中的表現(xiàn)和潛力：數(shù)和性能指標(biāo)。域的具體表現(xiàn)和效果。應(yīng)用潛力和未來發(fā)展趨勢(shì)。NISQNISQ（本性能算機(jī)擴(kuò)展能力，這需要從理論、材料、工藝等多個(gè)維度進(jìn)行趨勢(shì)判斷。應(yīng)用能力評(píng)測(cè)類別與目標(biāo)（灰盒或白盒試環(huán)境中，對(duì)所提的量子計(jì)算方案進(jìn)行性能或功能測(cè)試。3.3（和真4應(yīng)用能力評(píng)測(cè)基準(zhǔn)第一級(jí)評(píng)測(cè)中，許多性能指標(biāo)都可以采用隨機(jī)基準(zhǔn)測(cè)試法（RB）來評(píng)估，它和它的變式——（IRB）路輸出的預(yù)期概率分布之間的交叉熵來評(píng)估量子計(jì)算機(jī)的性能。應(yīng)用能力評(píng)測(cè)基本方法不涉及評(píng)估6應(yīng)用相關(guān)指標(biāo)，測(cè)試環(huán)境包括真機(jī)環(huán)境或模擬環(huán)境?？芍貜?fù)性，以便在不同時(shí)間或條件下進(jìn)行驗(yàn)證和比較。的，可提供對(duì)量子計(jì)算應(yīng)用能力和成長(zhǎng)能力的動(dòng)態(tài)評(píng)估。鍵作用。圖6.量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)一般性方法移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求評(píng)估案例三個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算問題為例，粗略地探討如何量化評(píng)估實(shí)際需求。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化計(jì)算需求（下傾角、天線掛高等參數(shù)優(yōu)化），3所示。表3.大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化問題問題建模問題類型組合優(yōu)化問題規(guī)模500小區(qū)問題模型覆蓋圖：小區(qū)為邊，有干擾為邊QUBO+QUBO求解目標(biāo)最小化邊數(shù)（最大化小區(qū)覆蓋率）對(duì)應(yīng)小區(qū)天線參數(shù)配置方案優(yōu)化算力計(jì)算規(guī)模要求高需求計(jì)算速度非實(shí)時(shí)計(jì)算精度要求較高（滿意解）量子算法以QAOA為例線路寬度需求圖分割：6578+量子比特子圖優(yōu)化（40小區(qū)，每個(gè)小區(qū)1000種配置方案）400+量子比特線路深度需求1000層+300層+保真度超過糾錯(cuò)平衡點(diǎn)門限線路寬度N為子圖數(shù)量，K為圖節(jié)點(diǎn)數(shù)量，M為子圖節(jié)點(diǎn)數(shù)量上限2線路寬度其中L是每個(gè)小區(qū)方案配置數(shù)量，M為小區(qū)數(shù)量。多用戶調(diào)度計(jì)算需求多用戶調(diào)度是去蜂窩網(wǎng)絡(luò)和超大規(guī)模MIMO技術(shù)中的關(guān)鍵問題，保障用戶體驗(yàn)和提升網(wǎng)絡(luò)容量的重要手段，具體問題建模與算力需求如表4所示。表4.無線網(wǎng)絡(luò)中多用戶調(diào)度問題模型問題建模問題類型組合優(yōu)化問題規(guī)模40用戶問題模型加權(quán)最大獨(dú)立集求解目標(biāo)（最大化高權(quán)值用戶接入率算力需求計(jì)算規(guī)模中等計(jì)算速度準(zhǔn)實(shí)時(shí)，要求一般計(jì)算精度要求高，最優(yōu)解或近似最優(yōu)解量子算法QAOA分布式QAOA線路寬度需求40量子比特16量子比特線路深度需求30層及以上10層及以上保真度超過糾錯(cuò)平衡點(diǎn)門限（QUBO建模所需比特為節(jié)點(diǎn)數(shù)量2、最大加權(quán)獨(dú)立集（問題分解，QUBO）所需比特=K’，K’是問題分解節(jié)點(diǎn)數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)計(jì)算需求網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)是保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要工具，可支撐網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)模型與算法需求如表5所示。表5.網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)問題模型問題建模問題類型時(shí)序預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)模32017/1/1～2019/2/20期間小時(shí)級(jí)的流量數(shù)據(jù)及節(jié)假日時(shí)間信息，數(shù)據(jù)集樣本量：105480。問題模型量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算目標(biāo)預(yù)測(cè)各地市未來95天小時(shí)級(jí)的流量值計(jì)算指標(biāo)預(yù)測(cè)精度95%求解時(shí)長(zhǎng)非實(shí)時(shí)算力需求量子算法量子TSMixer線路寬度需求寬度（比特?cái)?shù)）>=6線路深度需求深度（單個(gè)比特上放置門的總數(shù)的最大值）>=12保真度超過糾錯(cuò)平衡點(diǎn)門限應(yīng)用能力（量子算法級(jí)）評(píng)測(cè)案例NISQ+量子計(jì)算機(jī)噪聲模型（真實(shí)量子計(jì)算機(jī)環(huán)境QAOA測(cè)試移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，多用戶調(diào)度被建模為最大加權(quán)獨(dú)立集問題。這里給出一個(gè)8測(cè)試場(chǎng)景多用戶調(diào)度測(cè)試對(duì)象最大加權(quán)獨(dú)立集QAOA算法測(cè)試環(huán)境模擬環(huán)境（經(jīng)典服務(wù)器）測(cè)試場(chǎng)景多用戶調(diào)度測(cè)試對(duì)象最大加權(quán)獨(dú)立集QAOA算法測(cè)試環(huán)境模擬環(huán)境（經(jīng)典服務(wù)器）問題規(guī)模8用戶（8節(jié)點(diǎn)）性能指標(biāo)求解精度（與最優(yōu)解近似程度）測(cè)試步驟命令測(cè)試可視化界面步驟1運(yùn)行算法在運(yùn)行環(huán)境中打開相應(yīng)文件返回創(chuàng)建任務(wù)成功提示。步驟2返回運(yùn)行結(jié)果返回計(jì)算任務(wù)結(jié)束提示，并輸出計(jì)算結(jié)果可視化文件最大加權(quán)值：3.7475759步驟3查看經(jīng)典貪心算法結(jié)果打開經(jīng)典計(jì)算結(jié)果文件最大加權(quán)值：3.5962494步驟4比對(duì)兩種算法計(jì)算精度量子QAOA算法比經(jīng)典貪心算法給出的計(jì)算結(jié)果更精確。QAOA測(cè)試NISQQAOA算法降低問題規(guī)模。這里給出一個(gè)40QAOA7所示。表7.最大加權(quán)獨(dú)立集分布式QAOA算法測(cè)試?yán)郎y(cè)試場(chǎng)景多用戶調(diào)度測(cè)試對(duì)象最大加權(quán)獨(dú)立集分布式QAOA測(cè)試環(huán)境（經(jīng)典服務(wù)器，含噪）問題規(guī)模40用戶（40節(jié)點(diǎn)）性能指標(biāo)求解精度（與最優(yōu)解近似程度）測(cè)試步驟命令測(cè)試可視化界面步驟1在模擬環(huán)境回結(jié)果在模擬環(huán)境中打開相應(yīng)文件輸出計(jì)算可視化結(jié)果最大加權(quán)值：214.92步驟2在仿真機(jī)環(huán)境中打開相應(yīng)文件夾與主程序，加載計(jì)算任務(wù)，輸出計(jì)算可視化結(jié)果最大加權(quán)值：184.90在仿真機(jī)環(huán)境運(yùn)行算法，返回結(jié)果步驟3查看經(jīng)典Gurobi（解）打開經(jīng)典計(jì)算結(jié)果文件最大加權(quán)值：214.92步驟4比對(duì)分析算法計(jì)算精度QAOA86%4.3.2TSMixer模型測(cè)試輸入序列長(zhǎng)96TSMixer8表8.用于網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)的量子Tsmixer模型性能測(cè)試?yán)郎y(cè)試場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)測(cè)試對(duì)象量子TSMixer模型測(cè)試環(huán)境模擬環(huán)境（經(jīng)典服務(wù)器）+真機(jī)環(huán)境問題規(guī)模輸入序列長(zhǎng)度為512，預(yù)測(cè)序列長(zhǎng)度為96性能指標(biāo)模型預(yù)測(cè)精度（與經(jīng)典模型對(duì)比）測(cè)試步驟命令測(cè)試可視化界面步驟1在模擬環(huán)境回結(jié)果在模擬環(huán)境中打開相應(yīng)文件輸出計(jì)算可視化結(jié)果步驟2在仿真機(jī)環(huán)境中打開相應(yīng)文件夾與主程序，加載計(jì)算任務(wù)，輸出計(jì)算可視化結(jié)果在仿真機(jī)環(huán)境運(yùn)行算法，返回結(jié)果步驟3結(jié)果分析與結(jié)論QTSMixer6.72%。4.3.4TTM模型測(cè)試這里給出一個(gè)9648TTM模型性能評(píng)9所示。表9.用于網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)的量子Tsmixer模型性能測(cè)試?yán)郎y(cè)試場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)測(cè)試對(duì)象量子TTM模型測(cè)試環(huán)境模擬環(huán)境（經(jīng)典服務(wù)器）+真機(jī)環(huán)境問題規(guī)模輸入序列長(zhǎng)度為96，預(yù)測(cè)序列長(zhǎng)度為48性能指標(biāo)模型預(yù)測(cè)精度（與經(jīng)典模型對(duì)比）測(cè)試步驟命令測(cè)試可視化界面步驟1在模擬環(huán)境回結(jié)果在模擬環(huán)境中打開相應(yīng)文件輸出計(jì)算可視化結(jié)果步驟2在仿真機(jī)環(huán)境中打開相應(yīng)文件夾與主程序，加載計(jì)算任務(wù)，輸出計(jì)算可視化結(jié)果在仿真機(jī)環(huán)境運(yùn)行算法，返回結(jié)果步驟3結(jié)果分析與結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，量子算法相比經(jīng)典算法，參數(shù)量上顯著減少23.09%，并且預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度相差不超過2%。量子計(jì)算應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化需求FTQC還未攻克，NISQ是目的，是手段，最終還是為了解決量子計(jì)算系統(tǒng)存在的問題。秒線路層操作數(shù)（CLOPS）能較好的評(píng)估硬件計(jì)算速度。然而，高層和綜合性標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)行業(yè)有差異。是解決業(yè)界存在的一些評(píng)測(cè)問題與挑戰(zhàn)。量結(jié)果，而應(yīng)考慮基于智能工具對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果。能工具的嵌入，并為此制定標(biāo)準(zhǔn)化的智能工具。現(xiàn)量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)更無縫的集成和協(xié)作。應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化展望應(yīng)用能力評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化工作可從產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)角度同步開展標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)研與制定。量子計(jì)算應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)組織國際上，可參與或關(guān)注如下標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）與國際電工委員會(huì)（IEC）2024年年初聯(lián)合成立的量子技術(shù)聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)（IEC/ISOJTC3QuantumTechnology）ISO/IEC4879:《信息技術(shù)量子計(jì)算詞匯》。濟(jì)南量子技術(shù)研究院為國內(nèi)接口單位?？煽紤]參與量子計(jì)算應(yīng)用能力指標(biāo)與評(píng)測(cè)基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。ITU點(diǎn)在量子通信，后續(xù)可擇機(jī)參與推動(dòng)量子計(jì)算應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化立項(xiàng)研究。歐盟量子旗艦組織（EUQuantumFlagship），是歐盟委員會(huì)成立的面向會(huì)（CEN-CENELEC）等組織合作，推動(dòng)量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施。和聯(lián)合量子信息計(jì)算科學(xué)中心（QUICS）等建立了合作伙伴關(guān)系。美國能源部啟動(dòng)的量子科學(xué)計(jì)算開放用戶測(cè)試床（QSCOUT），以及美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（IEEE）IEEEIEEEIEEE量子工程與技術(shù)委員會(huì)、IEEE量子信息系統(tǒng)與應(yīng)用委員會(huì)、IEEE量子計(jì)語澄清，以及識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)化需求并提供性能指標(biāo)和基準(zhǔn)。12（NEASQC）NISQ應(yīng)用并提供完整的通用工具集，供實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用探索。在國內(nèi)，可重點(diǎn)參與如下組織工作：（SAC/TC參與量子計(jì)算應(yīng)用指標(biāo)與基準(zhǔn)和能力等級(jí)國家標(biāo)準(zhǔn)化工作。全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)量子信息標(biāo)準(zhǔn)工作組(TC28/WG與制定應(yīng)用指標(biāo)與基準(zhǔn)和能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)化。全國通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC485)/中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（量子通信與信息技術(shù)特設(shè)任務(wù)組（ST7）），參與量子計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化研究與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作。中關(guān)村量子信息產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等，可參與制定量子計(jì)算應(yīng)用相關(guān)課題研究與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)研制工作。標(biāo)準(zhǔn)化工作內(nèi)容建議圍繞上述行業(yè)聯(lián)盟與標(biāo)準(zhǔn)化組織，可在量子計(jì)算應(yīng)用能力指標(biāo)定義與內(nèi)涵、1）硬件性能標(biāo)準(zhǔn)。量子計(jì)算硬件指標(biāo)種類多，需要從應(yīng)用層角度進(jìn)行核心82)算法基準(zhǔn)。針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算問題，制定核心性能基準(zhǔn)指標(biāo)，準(zhǔn)化設(shè)計(jì)（同類問題可以定義不同基準(zhǔn)規(guī)模），9所示。系統(tǒng)不會(huì)導(dǎo)致不可持續(xù)的資源需求，包括擴(kuò)展成本?？捎眯院筒渴饦?biāo)準(zhǔn)。商用等不同級(jí)別。詳細(xì)定義各級(jí)別內(nèi)涵和邊界。準(zhǔn)和重新配置。這可確保高效且一致的部署實(shí)踐。用戶界面和文檔：創(chuàng)建用戶界面和文檔標(biāo)準(zhǔn)，使更廣泛的用戶（有深厚技術(shù)專業(yè)知識(shí)的用戶）可以使用量子計(jì)算系統(tǒng)。表8：量子計(jì)算機(jī)單系統(tǒng)硬件性能指標(biāo)示例相干時(shí)間/門時(shí)間通用門保真度SPAM保真度量子體積量子糾錯(cuò)不保留保留保留保留保留表9：量子計(jì)算機(jī)單系統(tǒng)基準(zhǔn)算法示例最大割QAOAShor求階算法QFFT最大獨(dú)立集圖分割10~20節(jié)點(diǎn)100以內(nèi)質(zhì)數(shù)[4,8,16]40節(jié)點(diǎn)70節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作挑戰(zhàn)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中引入量子計(jì)算，相關(guān)評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化可能遇到如下困難和挑戰(zhàn)：產(chǎn)業(yè)不成熟不一致，性能標(biāo)準(zhǔn)可能無法對(duì)齊。技術(shù)路線多，指標(biāo)難以通用。模擬計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)需要區(qū)別評(píng)測(cè)。變化，需求也要更新。理、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)等不同場(chǎng)景，對(duì)計(jì)算時(shí)長(zhǎng)、計(jì)算時(shí)延、計(jì)算精度都有特殊需求?？偨Y(jié)應(yīng)用能力指標(biāo)體系，構(gòu)建評(píng)測(cè)模型和實(shí)用化的應(yīng)用能力等級(jí)體系。性，將在下一步工作中進(jìn)行。算融合發(fā)展提供更加全面實(shí)用化的方案與工具?？s略語縮略語英文全名中文解釋AQCAdiabaticQuantumComputation絕熱量子計(jì)算QFFTQuantumFastFourierTransform量子快速傅里葉變換CLOPSCircuitLayerOperationsPerSecond每秒線路層操作數(shù)FRBFullyRandomizedBenchmark完全隨機(jī)基準(zhǔn)FTQCFaultTolerantQuantumComputation容錯(cuò)量子計(jì)算NISQNoisyIntermediateScaleQuantum含噪中等規(guī)模量子計(jì)算IRBInterleavedRandomizedBenchmark交錯(cuò)隨機(jī)基準(zhǔn)測(cè)試XEBCross-EntropyBenchmark交叉熵基準(zhǔn)MIM