CEN-CENELEC量子技术联合技术委员会(CEN/CENELEC/JTC 22)成立于2023年,经过过去两年间汇集欧洲各国的多方贡献,近日以技术报告(TR)形式发布了其首项成果:《量子计算分层模型》(CEN/CLC/TR 18202:2025)。该文件涵盖了基于通用门的量子计算模型(亦称数字或电路量子计算模型)在多种物理系统中的应用。TR 18202:2025标准将量子计算的整体复杂性分解为两大层级组,通过前沿定义系统总结了理论研究方法与实践应用方案。
该项目由CEN-CENELEC/JTC 22/WG 3"量子计算与仿真"工作组主导,并获得了CEN与CENELEC成员单位的书面贡献。此外,众多工业合作伙伴、专家学者及科研机构也提供了重要支持,包括但不限于Delft Circuits、TNO、CINI、ParityQC、DLR、QDeepTech、Alice&Bob及Pasqal等机构。本技术报告着重对量子计算所涉及的各个"层级"进行高层级(功能型)描述,而具体层级的定义细节无疑将为未来其他标准制定奠定关键基础。
该文件的范围仅限于基于通用门的量子计算模型(亦称数字或电路量子计算模型),并涵盖其在多种物理系统上的实现,包括传输子、自旋量子位、离子阱、中性原子等体系。若通用绝热量子计算模型及其启发式形式——量子退火——与基于门的量子电路模型不兼容,则不在本文档适用范围内。由于底层架构存在重大差异,本文件同样不适用于通用光子单向量子计算模型,即便该模型与基于门的量子计算模型完全兼容。此外,非通用量子计算模型(如量子模拟器和专用量子计算系统)也不在本文档讨论范围内。
将范围限定于通用门基量子计算模型具有充分依据:该模型在高层级(主要指硬件抽象层及以上直至服务层)具有预期共通性。这些共通性预示着未来将形成可适用于多种量子计算技术的通用软件产品市场。
该文件定义的"层级模型"涵盖基于通用门的量子计算机全技术栈。底层(硬件)层级组根据不同硬件架构组织成不同的硬件栈,而高层(软件)层级组则构建在这些硬件栈之上,预计将成为所有量子计算系统的通用部分。在技术栈中位置越高,对底层的无感知性就越强。减少高低层级间的依赖关系是实现优化量子计算的关键,同时还需要确保信息在高低层级间实现自由且规范的双向流动,以支持硬件与软件的协同设计。
CEN/CLC/TR 18202:2025是一项高层级的工作框架,它将推动针对前述各层级制定独立标准,最终实现更优的模块化互换能力。