虽然量子计算机距离成熟和大规模应用还有很长的路要走,但国际IT巨头们早已开始在量子软件领域布局,以争夺未来真正控制量子计算机的先机。2019年年末,中国科学院软件研究所(以下简称软件所)发布消息,由其自主研发的国内第一个较为完整的量子程序设计平台isQ正式上线。平台包括了量子程序设计、模拟、分析与验证等一系列工具。
与经典计算机无异,量子计算的实现不仅需要硬件,还要有软件、算法、应用,而软件又被看作是计算机的“灵魂”。不过,由于量子系统与经典世界相比有许多截然不同的特征,经典的软件理论、方法和技术在很大程度上不能直接适用于量子软件。因此,量子软件的开发复杂且困难。
早在十几年前,软件所研究员、学术副所长应明生就意识到,量子软件的理论和方法是一个极富挑战性的课题。他领导的团队在这十几年中已经研究了一整套量子程序设计、纠错、验证的相关理论。只是,量子计算机尚未实现,研究量子软件是否为时尚早?
就在大部分传统计算机科学家还在观望时,国外一些有远见的学术机构,以及微软、谷歌、IBM等IT巨头已经开始对量子操作系统和量子软件进行布局,甚至展开了在量子软件方向的人才竞争。2011年左右,微软建立了从事量子算法、量子软件研究的QuArC团队。2017年年底,该团队发布了为驾驭规模化量子计算机而专门优化的新的编程语言“Q#”,协助开发者编写量子程序。
同时发布的还有一款模拟器,供程序员在传统计算机上进行量子软件测试。
2019年5月,微软和谷歌还联合推出了一门在线互动课程《量子计算机编程》,初学者可以通过网页进行量子算法的模拟,并验证自己的模拟和编程是否正确。这些IT巨头的长期目标,就是创造一整套软件来运行和控制量子计算机,并建立行业标准。软件所量子软件团队副研究员应圣钢告诉《中国科学报》,“在经典计算时代,我们不少工业软件开发的核心技术至今被人卡着‘脖子’,到了量子计算时代,不该再重蹈覆辙。”