Control-Plane Openness in Near-Term Quantum Computing: A Survey of Vendor Stacks and Field Implications

本文调研了十三家商业量子计算供应商，以记录控制平面开放性的日益分化，重点阐述超导平台如何限制脉冲级访问而其他模态保持开放，并分析由此对可复现性、硬件感知研究及跨供应商基准测试产生的影响。

要点

以下是用简单语言和日常类比对该论文的解读。

宏观图景：量子计算机的“控制面板”

将量子计算机想象成一辆高科技汽车，而非一个神秘的魔法黑箱。

• 引擎（硬件）： 这是实际的量子机器（量子比特、激光或芯片）。
• 仪表盘（门级）： 这是大多数驾驶员使用的标准界面。你按下“启动”、“左转”或“加速”。在量子术语中，这就是你告诉计算机运行标准"CNOT"或“哈达玛”门的地方。
• 控制平面（本文焦点）： 这是位于仪表盘和引擎之间的层级。它是机械师的面板，你可以在此调整燃油混合比、调节点火正时，或手动覆盖变速箱。在量子术语中，这就是脉冲级控制——即塑造使量子比特工作的精确无线电波或激光脉冲的能力。

主要问题：
论文指出，访问这个“机械师面板”的权利正在分裂为两个截然不同的群体。一些公司正将面板锁死，而另一些公司则敞开大门。

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巨大分裂：谁在锁门？

作者调查了 13 家不同的量子计算公司，发现了一个明显的分歧：

1. “勿动”巨头（封闭）：

   • 主要玩家： 像IBM和Google这样的大型公司已决定关闭这一层级。
   • IBM 事件： 论文强调了一个特定时刻：2025 年 2 月，IBM 移除了公众控制其机器原始脉冲的能力。在此之前，研究人员可以调整引擎；现在，他们只能按仪表盘上的按钮。
   • 结果： 如果一位科学家在 2024 年利用 IBM 的“调整”功能发表了论文，他们将无法在 IBM 当前的机器上重复该实验。这就像写了一份需要特定香料的食谱，但商店决定不再向公众出售这种香料。

2. “开放车间”中型玩家（开放）：

   • 对立群体： 像Rigetti、IQM和Pasqal（使用中性原子）这样的小型或中型公司则反其道而行之。他们保持“机械师面板”的开放。
   • 结果： 研究人员仍然可以看到原始数据、调整脉冲，并确切了解机器的行为方式。

3. “夹在中间”群体：

   • 离子阱（IonQ, Quantinuum）： 这些公司处于稳定的中间地带。他们允许你使用仪表盘，但不让你触碰引擎。他们从未完全关闭大门，但也从未一开始就完全敞开。
   • 光子（基于光）计算机： 这一群体情况混杂。有些（如 Xanadu）非常开放；另一些（如 PsiQuantum）则完全封闭，因为他们正在构建用于未来自动纠错的机器，不希望公众干扰原型机。

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这为何重要？（三大危害）

论文认为，关闭这个“控制平面”会给科学带来三个具体问题：

1. “丢失食谱”问题（可复现性）

• 类比： 想象一位厨师发表了一道名菜。一年后，餐厅改变了食谱并锁上了厨房。现在，没人能再做这道菜来证明它味道好。
• 现实： 如果 IBM 关上了门，任何在 2025 年之前发表、依赖自定义脉冲调整的科学论文都无法被复现。科学依赖于能够重复实验；如果无法做到，结果就变成未经证实的。

2. “盲人研究者”问题（硬件感知研究）

• 类比： 想象你试图修理一辆车，但只被允许踩油门。你看不到引擎，所以无法弄清楚为什么车会发出奇怪的声音。
• 现实： 科学家希望研究硬件如何表现（例如它如何随时间漂移，或如何纠正错误）。如果他们看不到原始脉冲，就无法进行深入研究。他们被迫猜测，而非知晓。

3. “苹果比橘子”问题（基准测试）

• 类比： 想象试图比较两辆车。一辆允许你测量引擎温度；另一辆则不允许。由于你没有两者的相同数据，你无法公平地说哪个引擎更好。
• 现实： 你无法公平地比较一台允许你调整脉冲的机器和一台不允许的机器。比较必须在高层级（仪表盘）进行，这会掩盖性能上的真实差异。

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大惊喜：这与汽车的“类型”无关

一个常见的假设可能是：“也许超导计算机很难开放，但原子计算机很容易开放。”

论文说：不。

• 超导： IBM（封闭）对比 Rigetti/IQM（开放）。
• 中性原子： Atom Computing（封闭）对比 Pasqal/QuEra（开放）。
• 光子： PsiQuantum（封闭）对比 Xanadu（开放）。

真正的原因：
差异不在于物理原理（汽车类型），而在于商业策略。

• 拥有庞大公有云用户群的公司（如 IBM）倾向于关闭大门，以简化普通用户的使用体验。
• 那些以研究为重点起步或规模较小的公司倾向于保持大门敞开，以吸引科学家。
• 这是一种选择，而非技术必要性。

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“最低限度开放”的世界会是什么样子？

论文并未提出一种新产品，而是勾勒了研究人员应期待的基本权利“底线”，就像车主应始终能够看到机油液位一样：

1. 文档化的接口： 你应该能够以稳定的方式（如手册）与机器对话，这样你的实验明年不会失效。
2. 发布的数据： 机器应以可读和可保存的格式向你报告其“健康状态”（校准数据）。
3. 透明度： 即使你不拥有硬件，你也应该了解软件如何与硬件通信。
4. 历史证明： 当你获得结果时，机器应确切告知是哪个版本的软件和硬件产生了该结果，以便你信任数据。

结论

这篇论文既是一个警告，也是一张地图。它警告说，最大的玩家正在锁死“机械师面板”，这损害了科学重复实验和进行学习的能力。但它也描绘出许多其他玩家正保持这些大门敞开。

作者得出结论：开放性是一种商业选择，而非技术限制。 该领域需要决定，最大的平台是否愿意保持“机械师面板”的可访问性，或者他们是否愿意接受在其机器上进行科学验证将变得更加困难这一事实。

技术摘要

技术摘要：近期量子计算中的控制平面开放性

问题陈述
本文指出了商业量子计算平台“控制平面”公共访问权出现的关键分化。控制平面被定义为介于门级电路规范与物理控制电子学之间的层级（涵盖脉冲合成、校准加载、调度及反馈分发），该层级对于可复现性、硬件感知研究以及跨厂商基准测试至关重要。作者记录了一种趋势：最大的超导云平台（特别是 IBM，在 2025 年 2 月从所有生产型量子处理单元中移除了脉冲级控制后）已在此层级关闭了访问权限。相反，中型超导供应商以及若干中性原子和光子平台则转向或维持了开放访问。这种分歧造成了三种具体危害：

1. 可复现性：依赖脉冲级接口（例如 2025 年之前的 IBM Qiskit Pulse 文献）的已发表成果，无法再在原始硬件上重新执行。
2. 硬件感知研究：需要实时反馈、新型脉冲分解或动态解耦的实验，在那些未暴露原始波形合成或校准数据的平台上无法进行。
3. 跨厂商基准测试：由于校准元数据不兼容或缺失，以及脉冲级抽象的差异，相同的基准测试协议无法跨平台执行。

方法论
本文对跨越四种硬件模态（超导 transmon、囚禁离子、中性原子和光子）的十三家商业供应商进行了结构化调查。分析严格基于 2026 年 5 月 1 日或之前获取的公开文档。作者依据一个定义“控制平面”的六维评分标准对每家供应商进行评级：

1. SDK 脉冲级访问：范围从原始波形合成（开放）到仅限原生门或封闭。
2. 校准数据发布：范围从有记录的、回溯性归档（开放）到未发布（封闭）。
3. 控制电子学接口：范围从允许第三方替代的已记录模式（开放）到无公开信息（封闭）。
4. 队列模型：范围从具有实时保证的专用预留（开放）到无保证的共享队列（封闭）。
5. 可复现性保证：范围从版本化的校准和来源元数据（开放）到无任何承诺（封闭）。
6. SDK 许可证：范围从宽松的开源许可证（开放）到专有或不存在（封闭）。

所得数据以机器可读目录（作为独立的 Zenodo 制品提供）和打印表格的形式呈现，并附有逐行评论，将评级置于更广泛的行业轨迹背景中加以阐释。

主要贡献

• 控制平面目录：一个全面、可引用的制品，依据六个具体的开放性维度对十三家供应商进行评级。这为领域内跟踪访问格局提供了基准。
• 控制平面的定义：本文明确将“控制平面”定义为一个独特的架构层级，借用了网络术语以阐明门级电路与物理电子学之间的界限。
• 对模态决定论的反驳：调查显示，硬件模态（例如超导与中性原子）并不能预测开放性。相反，开放性由商业地位、云用户群规模以及供应商堆栈设计的历史转折点决定。
• 反论点分析：本文系统地回应了支持封闭访问的八种常见辩护（例如安全风险、校准知识产权价值、过早标准化），并论证这些关切应通过分级访问或安全感知抽象来解决，而非完全关闭控制平面。

结果
目录揭示了行业内截然不同的轨迹：

• 封闭轨迹：最大的云平台（IBM、Google Quantum AI）和隐蔽的容错计划（PsiQuantum）在脉冲级层面处于封闭状态。IBM 移除 Qiskit Pulse 被认定为审查期内最具影响力的事件。
• 开放轨迹：中型超导供应商（IQM、Rigetti、OQC）以及特定的中性原子（Pasqal、QuEra）和光子（Xanadu）供应商维持着开放的脉冲级接口。
• 稳定均衡：囚禁离子供应商（IonQ、Quantinuum）已确立仅限原生门访问的模式，既未进一步封闭，也未开放至脉冲级控制。
• 双模态中性原子：中性原子模态显示出分裂：由设计决定的开放 SDK（Pasqal、QuEra）与通过云抽象实现的封闭模式（Atom Computing 通过 Azure）。
• 光子分歧：光子模态表现出最大的差异，开放（Xanadu）、封闭（PsiQuantum）和中型/有限（ORCA）的姿态并存。

意义与主张
本文谦逊地主张描述该领域的现状，而非提出新的架构或参考实现。其主要意义在于记录随着格局转变而发生的访问“丧失”，并定义“最小开放访问”应有的面貌。作者认为，该领域已失去复现近期文献中相当大一部分非平凡成果的能力，且硬件感知研究日益受到供应商选择的限制。

本文得出结论：封闭轨迹的不对称性是由商业策略和规模驱动的，而非技术必要性。它提出，一个由开放脉冲 API、已发布的校准模式、已记录的控制电子学接口和可复现性保证组成的“最小开放访问底线”，在技术上是可行的，且已被多家供应商满足。本文邀请供应商依据此目录为其接口选择提供理由，邀请资助方将其作为资助条件的参考，并邀请研究人员在描述硬件访问模式时引用本文。该工作被框架化为一份“活文档”，旨在由社区进行分支、更新和修正。