GBT 47468-2026 量子计算系统性能测试方法标准立项发展报告

量子计算系统性能测试方法国家标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestMethodsforPerformanceofQuantumComputingSystems摘要量子计算作为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域，正在从基础研究向工程应用加速演进，其性能评测体系的建立已成为支撑技术创新与产业健康发展的关键基础设施。本报告围绕国家标准GB/T47468-2026《量子计算系统性能测试方法》展开系统论述，从量子计算技术发展态势、国际标准竞争格局、国内产业现实需求三个维度出发，深入剖析了该标准制定的战略必要性与迫切性。报告详细介绍了标准的编制原则、总体架构和核心内容框架，涵盖量子比特数量与质量、量子门保真度、量子体积、相干时间、计算精度与可扩展性等关键性能指标的测试方法与评测流程。报告指出，该标准首次从国家层面统一了量子计算系统性能测试的基准规范，填补了我国在该领域的标准空白，对引导技术研发方向、规范市场秩序、促进产业链上下游协同、支撑行业应用落地具有重要的战略价值和现实指导意义。未来，随着标准实施与迭代升级，有望构建起与国际接轨且具有中国特色的量子计算性能评测体系，为全球量子计算标准化进程贡献中国方案。关键词：量子计算；性能测试；国家标准；量子比特；量子体积；标准化；评测体系Keywords:QuantumComputing;PerformanceTesting;NationalStandard;Qubit;QuantumVolume;Standardization;EvaluationSystem一、引言量子计算利用量子力学基本原理（如叠加、纠缠和干涉）进行信息处理，在特定问题求解上展现出经典计算机难以企及的计算潜力。近年来，全球量子计算技术发展迅猛：超导、离子阱、光量子、中性原子、金刚石色心等多种技术路线齐头并进，量子比特数量从数十位跨越至数百位乃至上千位，量子纠错技术不断取得突破性进展。与此同时，量子计算的商业化进程明显提速，云计算平台已开始提供量子计算服务，金融、化工、制药、材料科学等领域的应用探索日趋活跃。然而，量子计算系统的性能评测是当前面临的核心挑战之一。与经典计算机拥有成熟的基准测试体系（如SPEC、TPC等）不同，量子计算系统的性能受量子比特相干时间、门操作保真度、串扰噪声、测量误差等多种因素综合影响，且不同技术路线的系统之间缺乏可比性。国际上虽然已有Qiskit、Cirq等开源框架中的基础测试工具，以及IBM提出的量子体积（QuantumVolume）等单一维度评价指标，但尚未形成统一完备的性能评测标准。这种标准缺位状态，导致用户难以客观评估和比较不同量子计算系统的实际能力，供需双方信息不对称问题突出，严重制约了量子计算技术的规模化应用与产业生态的健康发展。二、标准立项背景与必要性分析（一）国际量子计算标准化竞争态势全球主要经济体纷纷将量子计算标准化作为战略竞争的重要抓手。国际标准化组织ISO/IECJTC1已成立量子计算标准化工作组（WG14），系统推进量子计算术语、架构、性能评估等国际标准的研制工作。美国通过NIST牵头协调量子信息科学相关的标准制定，IEEE量子计算标准工作组（P7130、P7131、P3155等）已在量子计算定义、架构与性能指标等方面发布多项标准。欧盟在量子技术旗舰计划框架下，积极推动建立量子计算评测基准与认证体系。各国在量子计算标准领域的布局呈现出明显的“技术话语权”竞争态势：率先建立完善评测标准的国家或地区，将在全球量子计算技术路线选择、产品评测认证、市场准入规则等方面占据先发优势。我国量子计算研究整体水平已跻身国际第一方阵，但在标准制定方面的步伐相对滞后，亟需通过本土标准的制定与实施，将技术优势转化为标准影响力。（二）国内产业发展亟需标准引领当前，我国量子计算产业正处于从实验室研发向工程化、产品化转型的关键阶段。国内已涌现出以中国科学技术大学、中国科学院物理研究所等为代表的高校科研力量，以本源量子、国盾量子、百度量子等为代表的创新企业，初步形成了涵盖基础研究、设备研制、算法开发、应用服务的产业链雏形。然而，产业发展的标准化基础仍十分薄弱。各研制单位在性能评测方法上各行其是，测试指标口径不统一，测试方法可重复性差，导致用户单位在选择量子计算产品或服务时缺乏可信赖的客观依据。金融、政务、能源等潜在应用行业在考量引入量子计算时，面临“无法验收、无法比较、无法评估投入产出比”的三难困境。此外，缺乏统一评测标准也限制了量子计算云服务的服务等级协议（SLA）制定和服务质量认证工作的推进。（三）国家标准立项的政策与法律依据本标准的立项与制定工作严格遵循《中华人民共和国标准化法》及相关配套法规的要求，符合《国家标准化发展纲要》中提出的“加强前沿领域标准研究，在量子信息等未来产业领域布局一批国家标准”的战略部署。同时，本标准的制定也积极响应了《“十四五”国家信息化规划》和国务院《关于加快推进量子科技发展的若干政策意见》等政策文件中对量子信息技术标准化工作的明确要求。标准立项经过了充分的行业调研与专家论证，经由全国信息技术标准化技术委员会归口管理，严格遵循国家标准制修订程序完成立项、起草、征求意见和技术审查等各阶段工作流程，保证了标准制定的科学性、公开性与规范性。三、标准主要内容（一）标准适用范围与定位GB/T47468-2026规定了量子计算系统性能测试的术语定义、测试环境要求、性能指标体系、测试方法与流程以及测试报告编制要求等技术内容。该标准适用于通用量子计算系统的性能评测，包括超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算等多种主流技术路线的系统，同时兼顾了量子计算云服务场景下的远端性能评测需求。在标准定位上，GB/T47468-2026将产品的功能安全与性能表现严格区分，重点聚焦于系统整体计算性能与核心质量属性的客观评测。需要特别指出的是，标准并非面向特定厂商或特定技术路线的验证规范，而是面向第三方评测机构、量子计算系统研制方、应用方及行业监管方的通用技术准则。这一中立性定位保证了评测结果的公平性与互认基础。在具体评测对象方面，本标准将评测的物理载体界定为量子计算系统本身，即包含量子处理器（QPU）、量子操作系统、测控系统及必要软件栈在内的完整系统。这一界定方式有助于评测主体明确测试边界，避免将系统噪声环境、外部经典计算设施等非核心因素纳入性能归因，从而确保评测结果能够真实反映量子计算系统自身的实际计算能力。同时，标准明确了在量子云服务场景下，远端评测的通信开销与经典后处理过程不纳入量子计算系统固有的性能计算范畴，以保证本地评测与云端评测之间口径的一致性。（二）性能指标体系架构标准构建了一套分层次、多维度的量子计算系统性能指标体系，主要包括以下核心类别：1.量子比特基本参数类指标。包括量子比特数量（含可用的逻辑量子比特与物理量子比特数量）、量子比特相干时间（T1能量弛豫时间、T2相相干时间）、量子比特频率与可控性参数等基础物理参数指标。这些指标是衡量量子计算硬件平台基本能力的基石。其中，T1与T2的取值将直接约束可执行量子算法的最大线路深度，因此被列为评测各类量子计算系统的基本必测项。2.量子操作质量类指标。包括单比特量子门保真度、双比特量子门保真度、量子比特读取（测量）保真度、量子门操作串扰误差等，系统性地反映了量子操作层面的精准程度与错误率水平。需要强调的是，标准对不同技术路线（如超导、离子阱、光量子等）在上述指标上的基准设置与测试难度给予了差异化考量，确保评测方案在各类硬件平台上均可实际执行，而非仅适用于某一优势路线。3.系统综合性能类指标。包括量子体积、量子计算系统每秒完成的有效量子操作数（层积化操作吞吐率）、线路编译效率与量子资源利用效率、可执行的量子比特连接拓扑与连通度、系统的可扩展性评价参数等综合性能维度。量子体积作为衡量系统整体能力的综合指标，将量子比特数、门保真度、相干时间、测量质量等因素统一纳入考量，是本标准重点推荐的综合评价指标之一。4.应用导向类指标。针对量子计算在实际应用场景中的表现，标准引入了面向特定算法模块的端到端运行性能测试指标，包括量子化学模拟中的变分量子本征求解器（VQE）能量计算精度、组合优化问题中的量子近似优化算法（QAOA）求解成功率、以及典型量子机器学习算法的训练收敛效果等。这些应用层测试指标的设计，旨在为行业用户提供更直观的性能参考。（三）测试方法与流程为确保测试结果的可重复性和可比性，标准对不同类别的指标分别规定了明确的测试方法，主要测试方法包括：针对量子比特参数的信号特征分析测试法，系统性地规定了基于Rabbi振荡、Ramsey干涉和自旋回波等量子表征技术对相干时间等物理参数进行精确测定的操作流程与数据处理要求；针对量子门的随机基准测试法，通过随机化门序列的编制与执行，消除了系统误差对评测结果的干扰，从而获得准确的门保真度评估结果；针对系统综合性能的量子体积标准化测试法，规定了方形量子电路模型的构建方式、成功概率的阈值判定规则及吞吐率测试中并行化操作序列的生成规范，以保证跨平台测试数据的可比性。标准明确要求性能测试须在系统化校准完成后进行，并应至少持续运行若干轮次的重复性试验以评估系统稳定性。同时，标准对测试环境中的电磁干扰水平、温度波动范围、测量线缆的串扰系数等环境条件给出了具体限值要求；对样本数量、测量次数、数据剔除规则、误差分析模型及最终的计算公式等数据处理流程提出了统一规范化要求，最大程度消除因测试操作不统一导致的人为偏差。此外，标准还规定了测试报告的编制要求，包括测试环境描述、系统配置信息、原始数据记录、数据后处理方法、最终统计结果及不确定度评价等必要内容要素，以保障评测报告的完整性与可审计性。四、主要起草单位与标准化技术组织本标准由全国信息技术标准化技术委员会（TC28）归口管理，由国内量子信息技术领域具有领先实力的产、学、研、用单位联合起草。主要起草单位来自中国科学技术大学量子信息与量子科技创新研究院（作为核心技术支持单位）、中国电子技术标准化研究院（作为标准化管理与协调单位）、本源量子计算科技（合肥）股份有限公司（作为量子计算工程化与产品化代表企业）、国盾量子技术股份有限公司（作为量子测控与集成技术代表企业）等，联合中国科学院物理研究所、清华大学、北京量子信息科学研究院、华大九天、腾讯量子实验室等相关优势单位共同参与研制。中国电子技术标准化研究院作为本标准的标准化技术核心支撑单位，在标准框架设计、指标选取论证、测试方法规范化表述以及与国际标准的衔接对接等方面发挥了关键作用。该研究院是工业和信息化部直属的标准化专业机构，长期从事信息技术领域的标准研制与推广实施工作，在云计算、大数据、人工智能等新兴技术领域拥有丰富的标准制定经验。在量子计算领域，该研究院牵头开展了多项量子信息标准化预研课题，系统梳理了国际量子计算标准化进展，组织建设了量子计算标准验证与评测环境，为标准中各项指标的合理性与可操作性提供了充分的试验验证保障。同时，研究院还承担着标准发布后的宣贯培训、实施指导以及后续修订完善的组织协调职责，是保障该项国家标准落地实施和持续演进的核心力量。五、标准实施展望与战略意义（一）对技术研发的引领作用GB/T47468-2026的实施将为我国量子计算技术研发提供明确的性能提升方向与量化考核依据。研制单位可以依据标准中的评测指标，从“闷头做实验”转向“面向指标体系做研发”——更有针对性地优化量子比特相干时间、提升量子门操作保真度、改进系统集成度与稳定性，从而有效引导研发资源配置，减少低水平重复投入，加速优势技术路线的工程化迭代进程。（二）对产业生态的规范效应标准的发布实施将成为量子计算产业规范化发展的里程碑事件。一方面，它为量子计算产品的的质量分级与优劣鉴别提供了统一标尺，有利于在政府采购、企业招投标以及行业示范应用中形成规范的准入机制；另一方面，标准也为量子计算云服务提供了服务质量评测依据，有望促进第三方评测机构开展客观独立的性能评估服务，这不仅能显著提升市场信息的透明度和对称性，更能为投资决策与政策制定提供权威的数据支撑，有效降低供需双方的交易成本和市场的不确定性风险。（三）对国际合作与标准化话语权的提升本标准的制定充分参考了ISO/IECJTC1/WG14、IEEE等国际标准化组织在量子计算领域的最新工作成果，在核心术语定义和关键测试方法等方面注重与国际通用做法相衔接。标准发布实施后，有望为国际量子计算标准化工作提供重要的中国实践样本，提升我国在全球量子计算规则制定中的话语权和影响力。未来，可进一步依托该标准积累评测数据与实施经验，适时向国际标准化组织输出中国提案，推动形成量子计算性能评测领域的国际共识。六、结论量子计算系统性能测试方法的标准化是量子信息技术从实验室走向产业化应用的关键基础设施工程。GB/T47468-2026《量子计算系统性能测试方法》作为该领域的首批国家标准，填补了我国量子计算性能评测标准化工作的空白，具有里程碑式的意义。该标准在充分吸收国际先进经验的基础上，立足我国量子计算技术发展实际，构建了一套层次分明、覆盖全面、可操作性强的性能测试方法体系，为量子计算技术的研发迭代、产品化应用以及产业生态的规范化发展奠定了坚实的标准基石。展望未来，量子计算技术仍处于快速发展期，新路线、新架构、新应用场景将不断涌现。标准的生命力在于持续迭代更新，应建立标准实施的反馈评估机制，根据技术进展动态修订完善评测指标体系。同时，应加快推动量子计算评测工具和测试基准的国产化开发，建设国家级第三方量子计算性能评测平台，开展面向行业应用场景的标准化测试验证试点示范工作，并持续深化量子计算标准化国际交流合作，持续完善量子计算标准体系化布局。我们有理由相信，在国家标准引领下，我国量子计算领域必将走出一条“研发-评测-应用”相互促进的健康发展之路，在全球量子科技竞争中占据更加有利的战略位置。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T47468-2026量子计算系统性能测试方法[S].北京:中国标准出版社