IBM Qiskit在量子计算软件开发领域获得领先地位

在量子计算领域，性能就是一切。随着量子计算硬件的发展，帮助开发人员编写、操作和优化量子程序的工具也必须与时俱进。IBM最近宣布，其Qiskit SDK已经牢牢确立了其在量子软件开发工具领域的领先地位。

量子计算有望解决传统计算机目前无法解决的难题，包括推动药物发现、材料科学、金融建模与优化等领域的突破。然而，硬件和软件生态系统必须同步发展才能释放出这一潜力。

像Qiskit这样的高性能SDK的重要意义，在于它能够弥合理论量子算法与量子硬件上实际执行之间的差距。构建电路、优化电路并在量子计算机上运行电路，必须以高效可靠的方式进行。

随着量子处理器的规模与复杂性不断增长，量子比特和门操作也越来越复杂，能够快速转换电路并减少错误变得至关重要。而IBM正在这方面实现重大创新进展。

Qiskit的表现优于竞争对手SDK

IBM发布了基准测试结果，测量了多项关键量子开发指标，包括SDK刹那、操作和转换量子电路所需要的时间——这也是一切量子计算算法工作流程中的基本任务。结果表明，Qiskit通过的测试比任何其他SDK都更多，且表现优于TKET等竞争对手。

虽然从速度的角度考量计算机性能看似天经地义，但故事并不止于此。在量子计算当中，电路质量与速度表现同样重要。量子世界中一项关键质量指标，就是量子电路中使用的双量子比特门的数量。双量子比特门比单量子比特门更容易出错，减少其数量有助于降低量子计算的总体错误率。IBM在其最新版本的Qiskit SDK中同样关注到了这些方面。

下面我们来看具体数字：

• Qiskit在电路转换方面的表现，与差距最小的竞争对手相比也要快上13倍，且所产生电路的双量子比特门数量减少了24%。这一关键优化，降低了量子计算当中的错误与资源消耗水平。
• Qiskit证明了较大电路（100量子比特以上）的电路深度减少了36%。电路深度是指必须执行的顺序操作数，较低的深度意味着计算的执行速度更快、出错机会也更低。

Qiskit能够在性能和质量指标两方面实现提高，主要归结于下面几项相关进步：

• LightSABRE算法：IBM开发的新算法，用于优化将量子电路映射至真实硬件的过程。
• AI驱动的转译器：Qiskit使用AI技术降低了量子电路转译的复杂性，从而提高了量子算法在嘈杂的中型量子（NISQ）设备上的性能。新的转译器实现了更高的电路质量、更好的错误抑制效果和更短的执行时间。
• 过渡至Rust：Qiskit开发团队已经开始采用Rust，这是一种以其性能与安全优势而闻名的编程语言。Rust已被用于重构Qiskit中的大部分代码，从而进一步提高了该软件的执行效率和可扩展性。

对于开发人员和研究人员来说，这些结果代表的不仅仅是技术上的胜利，更表明量子计算在实际硬件上的执行效率迎来了重大转变。通过减少构建和运行电路所需要的时间，Qiskit得以加快研究速度，确保开发人员能够专注于解决复杂问题，而不是将大量精力耗费在长时间延迟或者低效的代码运行身上。

在量子开发者社区中引发反响

对于量子开发者们来说，Qiskit的性能飞跃堪称改变游戏规则的关键因素。电路的构建和优化往往是个复杂且资源密集的过程，对于使用实际硬件的开发者而言尤其如此。Qiskit的电路转换速度与差距最小的竞争对手相比也要快13倍，这意味着开发人员能够在更短的时间内进行更多实验，从而大大加快研发周期的推进。这样的效率优势在处理复杂的大型电路时尤其具有实践价值，这类电路往往需要进行大量优化才能在当前的量子处理器上顺利运行。

Qiskit的AI驱动转译器则是另外一项重要发展成果，对于须处理超过100量子比特的大型电路的开发人员而言尤具意义。这款AI增强型工具能够将电路的深度和门数分别减少高达36%和24%，从而显著提高量子程序的性能与可靠性。这一点至关重要，因为量子处理器仍然容易出错，而门数或者电路深度的减少都有助于缓解这些问题。

分析师观点

高效软件是充分发挥量子计算机潜力的基础，而Qiskit正在树立新的标准。它在提高速度、代码效率和电路优化方面的创新，对于实现未来的量子突破起着关键作用。它能够与几乎任何量子计算系统（不仅仅是IBM系统）协同工作，使其成为对量子开发人员来说更加安全可靠的选择。

除了专注于性能和质量改进之外，蓝色巨人还努力将Qiskit集成到全面的量子软件技术栈当中，使得其SDK成为大多数开发人员的首选。通过整合Qiskit Transpiler Service、Qiskit Runtime Primitives以及Qiskit Code Assistant等工具，IBM正在为量子开发人员构建起一套完整的生态系统，他们可以在其中无缝实现从代码创建到电路执行的各个工作流程，同时受益于一流的优化工具。

随着量子计算从研究实验室转向更广泛的商业用途，为量子编程打造更加易于访问、高效且强大的工具已经成为技术落地的必要前提。Qiskit在该领域的领导地位，意味着企业、大学和研究机构现在可以依靠稳定且性能卓越的工具集，有效加速自己的量子计算工作。

随着量子计算行业的不断发展，新的用例和更强大的量子硬件也在不断涌现，相信Qiskit作为首选量子SDK的地位也将愈发稳固。它的出现，也让开发人员、企业和研究人员拥有了一款强大工具，能够有效支持当前的量子计算需求，同时更好地应对未来量子技术突破所带来的挑战。对于整个量子计算社区来说，Qiskit的成就更预示着一个充满创新与发现可能性的光明未来。