富士通等將面向量子電腦及雲端服務的世界最大規模的基本軟體群公開,並開始運用

處理排程、作業管理,以及轉換、優化、校準量子程式等功能的基礎軟體,在量子電腦系統化中扮演著重要的角色。然而,當今有關量子電腦基礎軟體的公開資料有限,也使得開發規模難以擴展,新進者也難以加入這塊領域的研發。為此,富士通量子研究所、大阪大學、SEC株式會社、TIS株式會社將相關研發成果打包成一套開源軟體,繼2024年9月於GitHub上公開部分功能的試作版,近期在新增了計算執行結果之期望值和抑制錯誤等功能後正式對外發布。這套軟體包含要提供量子計算雲端服務時所需的執行環境建構、營運等基礎功能程式,開發了量子電腦並有意提供雲端服務的大學機構或業者,可以簡單地透過這套軟體對外量子計算雲端服務。

軟體可分為提供用戶程式設計庫並使用戶得以創建或輸入程式的「前端層」,於雲端上管理用戶和作業資訊的「雲端層」,由執行並控制量子計算之伺服器群構成的「後端層」,以及維運人員操作的營運端。前端層的「QURI Parts」可將用戶創建的量子程式轉換成與雲端層溝通的OpenQASM 3通用格式。雲端層則負責整體系統的數據、用戶、工作管理,並向用戶提供其創建之程式的執行狀況,協助用戶改善設計、提升程式的效能。

此次研發團隊公開了本套軟體後端層的許多軟體功能。「Tranqu一站式框架」與「Tranqu伺服器」支持多種量子程式設計庫,及量子回路的轉譯、優化,藉由多種轉譯器的協作使味不同量子回路選擇最適合的轉譯器成為可能。「Engine」負責執行量子計算、量子古典混合計算,以及計算執行結果之期望值、抑制錯誤等工作。「Device Gateway」作為Engine和「脈衝產生器」(Pulse Sequencer)的接口,讓後者得以生成正確的脈衝訊號來控制量子位元、進行計算。

在以上核心功能之外,這套軟體也包含提供可視化儀表板功能的「QDash」和方便雲端服務營運業者管理用戶的網頁介面「Admin」。富士通等認為藉由將這套軟體開源化,讓更多的人得以投入可以促進社群的形成,且有助於量子相關軟體系統的進步和標準化,促進新的量子應用。

 

資料來源:富士通(2025年3月24日)

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