2025移动网络中量子计算应用能力评估模型(移动网络2021)

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中国移动发布2025量子计算评估模型,破解移动网络算力瓶颈有了新工具

随着5G向6G演进,移动网络正从单纯的通信网络升级为融合通信、感知、计算、智能的综合信息网络。超大规模MIMO、去蜂窝网络、数字孪生等新技术的落地,让移动网络面临着大规模信号处理、网络优化、AI大模型训推等巨大算力挑战。比如,基站通道数从5G时代的64提升至未来的512,预编码算力需求增长超千万倍,传统经典计算逐渐难以应对,而量子计算凭借独特的算法优势,成为破解这一困境的关键方向。

不过,当前量子计算技术路线分散,超导、离子阱、中性原子等不同硬件平台性能差异大,算法范式也未完全收敛,量子计算在移动网络中的实际应用能力与潜力始终不明确。此前2024年发布的《移动网络中量子计算应用能力评测白皮书1.0》虽搭建了初步评测框架,但缺乏对量子软件栈、量子纠错、AI集成等关键能力的考量,也未形成可落地的评估模型。在此背景下,中移智库与中国移动研究院联合编制的《移动网络中量子计算应用能力评估模型(2025年)》正式发布,填补了这一空白。

这份评估模型的核心是构建了一套三级指标体系,从系统性能、扩展能力、部署能力三个维度,全面衡量量子计算在移动网络中的应用价值。其中,系统性能作为核心指标,涵盖量子硬件、量子软件栈、量子算法运行三大能力。在硬件层面,不再单纯看物理量子比特数,而是更关注有效量子比特数、逻辑量子比特数等能真实反映计算能力的指标,同时通过双比特门保真度、量子体积等参数评估量子比特质量,用门操作时间、CLOPS(每秒线路层操作数)衡量运算速度。比如,量子体积能综合体现量子处理器可执行的最大线路复杂度,成为判断硬件综合性能的关键标尺。

软件栈能力的评估则聚焦开发者实际体验与效率,包括编译效率、可编程性与API设计、执行工作流效率等。编译效率方面,通过线路深度压缩率、双比特门数压缩率等指标,判断编译器能否在有限硬件资源上优化量子线路;可编程性则关注软件是否支持从算法层、线路层到脉冲层的多维度编程,降低不同角色开发者的使用门槛。而量子算法运行能力,直接关系到量子计算能否解决移动网络实际问题,模型从运行时间、保真度、可运行规模、丰富度四个角度,评估量子算法在信号处理、网络优化等场景的适用性。

考虑到量子计算技术仍在快速发展,模型还特别纳入扩展能力评估,包括纵向扩展(硬件模块化、软件栈适配性)、横向互联(跨平台通信带宽与延迟、分布式保真度)、服务与集成(量子-经典混合计算、AI集成、与经典通信设备融合)。以混合计算能力为例,针对VQE、QAOA等主流变分算法,模型通过测量量子与经典计算的迭代开销,判断其能否高效支撑移动网络中的组合优化问题。而AI集成能力则兼顾“AI优化量子”与“量子赋能AI”双向需求,既评估AI在量子系统校准、降噪中的应用,也考察量子计算对网络流量预测、异常检测等AI任务的加速效果。

部署能力的评估则让量子计算从实验室走向产业应用有了清晰标准。模型从物理与环境要求、运维与成本效益两方面入手,比如交付尺寸决定量子设备能否融入现有『数据中心』机架,环境依赖度(如低温需求)关系部署成本,而总拥有成本(TCO)、计算能效(每焦耳量子门数)等指标,则直接衡量量子计算的经济可行性与可持续性。

在具体评估方法上,模型并非“一刀切”,而是采用场景化设计思路。针对移动网络运维、实时信号处理等不同场景,通过德尔菲法邀请量子计算、移动网络、评测标准化等领域专家,筛选关键指标并赋予差异化权重。例如,在非实时的网络运维场景中,系统性能权重占60%,其中硬件能力的有效量子比特数、软件栈的降噪效率、算法的运行规模是核心关注点;而在实时调度场景中,会提升运算速度指标的权重,确保评估结果贴合实际需求。

值得注意的是,该模型不仅可用于移动网络领域,还具备跨行业移植性,未来可根据金融、医疗、工业等其他行业的算力需求,调整指标与权重,成为通用的量子计算应用能力评估工具。同时,模型也预留了迭代空间,随着量子纠错、量子互联等技术的突破,将持续更新指标体系与衡量方法。

当前,量子计算与移动网络的融合仍处于初期阶段,但这份评估模型的发布,为两者的协同发展提供了“度量衡”。一方面,它能帮助移动网络行业清晰识别量子计算的能力边界,找到量子技术可落地的场景;另一方面,也为量子计算产业指明了发展方向,让技术研发更贴合行业实际需求。随着6G技术研发的推进,量子计算有望在高维矩阵运算、大规模网络优化、多模态运维数据处理等场景发挥关键作用,而这份评估模型,将成为连接量子技术创新与移动网络应用的重要桥梁,推动整个产业向更高效、更智能的方向发展。

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