量子计算仍处于起步阶段，但通过观察公共云服务，似乎并不明显。近年来，像Amazon和Azure这样的服务提供商推出了量子计算服务，乍一看，这些服务使得运行量子计算机变得与启动虚拟机或上传数据一样简单。
然而，实际情况要复杂得多。尽管这些云服务确实提供了对量子计算环境的基本访问，但它们无法提供量子架构所能实现的数百万倍甚至更高的计算能力。
本文将介绍当前基于云的量子服务的基本知识，包括它们的工作原理以及在何种情况下值得或不值得使用它们。
量子计算的现状
尽管科学家们已在量子计算领域研究了数十年，但由于谷歌去年声称已实现“量子至上”，这一领域的关注度突然上升。谷歌展示了一台量子计算机，其计算速度可以在200秒内完成传统超级计算机需要约10000年的计算任务。
然而，这并不意味着实用的量子计算时代已经来临。谷歌展示的量子计算机仍无法执行实际的任务。批评者指出，尽管像谷歌这样的实验吸引了媒体的广泛关注，但它们并未在解决量子计算领域的基本挑战方面取得实质性进展。
因此，尽管量子计算在过去几年成为热门话题，但目前尚无理由相信量子计算机将在日常生活中得到广泛应用。
云中的量子计算服务
尽管现实如此，但在公共云中，服务提供商近年来一直在争先恐后推出量子计算产品。
微软于2019年推出了Azure Quantum，这是一种用于部署量子应用程序的通用云服务。亚马逊的同类产品Braket于2020年8月正式上线。IBM也在利用IBM Quantum Experience进行重要的云量子研究，该技术基于该公司在量子研究的投资。
尽管谷歌在量子硬件方面进行了研究，但其进入基于云计算的量子市场的步伐相对谨慎。谷歌云目前尚未提供通用量子计算服务，但自2020年3月以来，该平台已推出TensorFlow Quantum，一个用于构建量子机器学习模型的库。
云量子服务的工作原理
能够上传量子软件并像其他云工作负载一样轻松运行的想法无疑令人向往。然而，目前基于云的量子服务实际上允许您执行此操作的程度相当有限。
迄今为止，由Azure、微软和IBM等供应商提供的量子云服务主要由两种解决方案组成。一种是使用软件仿真器来模拟量子计算环境。这类服务并不能提供接近量子性能的体验，因为模拟的量子环境托管在传统硬件上，所以您的代码运行速度与传统机器相当。但模拟器确实允许程序员测试为量子计算机编写的代码，从而帮助组织在量子应用程序上取得领先。
云量子服务中还有一种更有趣的解决方案类型是对实际量子硬件的访问。云供应商通过与IonQ和D-Wave等开发量子机器的公司合作，提供此类服务。通过Braket、Azure Quantum和IBM Quantum Experience等云服务，您可以租用对真正的量子计算机的访问。
需要注意的是，通过这些服务获得的量子硬件仍处于开发阶段。虽然可以使用真正的量子硬件，但其速度并不会比传统计算机快数千万倍。而且，您仍需通过抽象化框架与底层硬件交互以部署代码。
换句话说，不要期待很快会出现由量子硬件驱动的EC2实例。从目前的迹象来看，直接通过云连接到真正的量子计算机需要相当长的时间。
云量子架构
同样值得关注的是，云量子服务所提供的量子架构类型并不一致。目前，大多数服务基于两种构建量子计算机的方法的组合：一种是基于门的架构，另一种是退火方法。
如果您想尝试量子软件设计，使用不同的量子体系结构的云服务将非常有帮助。然而，缺乏一致性也意味着即使在同一个云量子平台中，您需要确保要运行的代码针对特定架构进行定制。云中的量子软件几乎没有互操作性或通用兼容性。
为何选择量子云服务？
尽管公共云中的量子计算服务存在局限性，但这些服务确实具备重要价值。最显著的是，它们使任何拥有公共云账户的人都可以轻松访问量子环境。您无需直接与量子硬件供应商合作，也无需设置自己的量子仿真环境即可使用量子软件。
然而，在目前阶段，除了进行实验外，几乎没有其他理由将这些服务用于其他目的。未来，可能会有一天可以轻松访问适用于生产环境的量子环境，但这一天可能还需要十年。在看到有用的量子服务在云中运行之前，世界需要量子计算机能够实际执行一些有意义的任务。
