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近日，IBM召開(kāi)了2022年IBM量子峰會(huì)，宣布在量子硬件和軟件方面均取得了新的突破性進(jìn)展，并概述了其對(duì)以量子為中心的超級(jí)計(jì)算的開(kāi)創(chuàng)性愿景。

在未來(lái)，量子計(jì)算機(jī)有望將計(jì)算速度提高到今天最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)的百萬(wàn)倍！

433量子比特處理器，夠大！

IBM周三表示，它推出了迄今為止最強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)處理器，名為Osprey，這是一臺(tái)433個(gè)量子比特的機(jī)器，其量子比特?cái)?shù)量是去年宣布的Eagle機(jī)器的三倍。

雖然不同的量子計(jì)算機(jī)公司對(duì)其量子比特的功率有不同的說(shuō)法，但量子比特的數(shù)量，或稱(chēng)量子比特，是使用量子力學(xué)的量子計(jì)算機(jī)功率的一個(gè)標(biāo)志，而量子比特可以通過(guò)許多不同的方式創(chuàng)建。

IBM Osprey的量子比特?cái)?shù)居IBM量子處理器第一位，其數(shù)量是去年宣布的Eagle機(jī)器的三倍。

該處理器可以運(yùn)行復(fù)雜的量子計(jì)算，擁有遠(yuǎn)超任何經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。如果用經(jīng)典比特來(lái)表示IBM Osprey處理器的一個(gè)狀態(tài)，其數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)已知宇宙中原子的總數(shù)！

目前，IBM在全球擁有20多臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，客戶(hù)可以通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

IBM 高級(jí)副總裁兼研究總監(jiān)Darío Gil介紹稱(chēng)：「新的433量子比特Osprey處理器的出現(xiàn)，使我們離量子計(jì)算機(jī)用于解決以前無(wú)法解決的問(wèn)題更近了一步。」

「我們正在不斷擴(kuò)大和推進(jìn)我們的量子技術(shù)，包括硬件、軟件和經(jīng)典集成，與我們的合作伙伴和世界各地的客戶(hù)一起，迎接我們這個(gè)時(shí)代的最大挑戰(zhàn)。這項(xiàng)工作將成為即將到來(lái)的以量子為中心的超級(jí)計(jì)算時(shí)代的基礎(chǔ)?！?/span>

配套量子系統(tǒng)明年上線(xiàn)，更加模塊化

除了處理器，IBM還推出了下一代量子配套系統(tǒng)。

Gil表示，IBM仍努力研發(fā)具有1000多個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)。為了進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，IBM團(tuán)隊(duì)正在嘗試一種新方法。

「Osprey芯片的尺寸已經(jīng)很大了。而明年，含有1000量子比特的芯片將會(huì)更大，」Gil說(shuō)：「所以在那之后，我們一直在設(shè)計(jì)和建造一款全新、基于模塊化的整個(gè)量子計(jì)算的系統(tǒng)?！?/span>

IBM將這個(gè)模塊化系統(tǒng)稱(chēng)為Quantum System 2。

Gil稱(chēng)：「Quantum System 2是第一個(gè)真正的模塊化量子計(jì)算系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。」「模塊化意味著芯片本身要相互連接?！?/span>

IBM表示，通過(guò)連接其中的三個(gè)系統(tǒng)，它可以構(gòu)建一個(gè)擁有多達(dá) 16,632 個(gè)量子比特的系統(tǒng)。

IBM稱(chēng)，Quantum System 2模塊化、靈活，可將多個(gè)處理器結(jié)合成一個(gè)具有通信鏈路的系統(tǒng)。

IBM表示，公司目標(biāo)是在2023年底前上線(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)連接多個(gè)Quantum System 2，成為 「以量子為中心的超級(jí)計(jì)算」的集群。

其他方面，IBM 還展示了新的 IBM Quantum Safe 技術(shù)、客戶(hù)和生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展等生態(tài)內(nèi)容。

IBM研究員兼Quantum副總裁Jay Gambetta說(shuō)：「2022年IBM量子峰會(huì)標(biāo)志著全球量子計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻。隨著我們不斷提高量子系統(tǒng)的規(guī)模，使其使用更簡(jiǎn)單，我們將看到量子技術(shù)的使用和量子計(jì)算行業(yè)的成長(zhǎng)?！?/span>

探索量子計(jì)算的路上，IBM穩(wěn)步前行

那么，這款IBM史上最強(qiáng)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)布，對(duì)我們來(lái)說(shuō)又意味著什么呢？這還要從量子計(jì)算機(jī)能做的事兒說(shuō)起。

理論上講，量子能夠以更快的方式進(jìn)行運(yùn)算。許多傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要花幾年解決的問(wèn)題，量子計(jì)算機(jī)可能幾天就完成了。

而量子比特則是一項(xiàng)描述量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的重要參數(shù)——量子比特?cái)?shù)越大，計(jì)算機(jī)中的組件就越多，能夠以指數(shù)方式執(zhí)行的計(jì)算就越多。

迄今為止，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)在某些任務(wù)中證明了自己的顯著優(yōu)勢(shì)。

甚至還有不少專(zhuān)家預(yù)測(cè)：如果量子糾錯(cuò)能力和量子比特?cái)?shù)能將過(guò)去兩年的發(fā)展速度保持下去，量子計(jì)算機(jī)完全可能比當(dāng)今最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)——還要快數(shù)百萬(wàn)倍！

所以，Osprey的發(fā)布不僅為2023年推出含有1,121個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)Condor鋪平了道路，也證明IBM正在通過(guò)新硬件、軟件和系統(tǒng)突破實(shí)現(xiàn)以量子為中心的超級(jí)計(jì)算的道路上穩(wěn)步前進(jìn)。

2016年，「藍(lán)色巨人」將第一臺(tái)可供任何人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的量子計(jì)算機(jī)放在云上——這是一臺(tái)具有5個(gè)量子比特的設(shè)備。每個(gè)超導(dǎo)電路被冷卻至接近絕對(duì)零度（-273℃）。

2019和2020年，他們則連續(xù)推出了包含27和65個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)Falcom和Hummingbird——沒(méi)錯(cuò)，IBM的每一款量子計(jì)算機(jī)，都是以鳥(niǎo)類(lèi)命名的。

真不知道在不久的將來(lái)，是否會(huì)出現(xiàn)以「百鳥(niǎo)之王」孔雀命名的機(jī)器。反正小編我是已經(jīng)期待上了！

2021年，IBM 推出了首款擁有100多個(gè)量子比特的量子處理器Eagle。它不僅使原來(lái)達(dá)到的量子比特?cái)?shù)增加了一倍，還成為了IBM第一臺(tái)超過(guò)100比特的量子計(jì)算機(jī)。

如今，Osprey的推出再一次將量子比特的數(shù)量提升了近3倍！我們完全可以相信，IBM能夠在2023年交付世界上第一臺(tái)擁有超過(guò)1,000個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)Condor。

當(dāng)然，「藍(lán)色巨人」的雄心，可遠(yuǎn)不止1,000個(gè)量子比特而已。

今年夏天，IBM剛剛發(fā)布了最新路線(xiàn)圖，計(jì)劃制造以量子比特為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

從發(fā)布會(huì)的規(guī)劃圖中我們可以清晰地看到：除Condor外，他們還計(jì)劃在2023年發(fā)布的下一個(gè)QPUHeron中引入一種新的耦合器，以此調(diào)整量子比特之間的耦合，并展示了可能會(huì)在2025年發(fā)布4000個(gè)甚至更多量子比特的計(jì)劃。

IBM量子計(jì)算部門(mén)的首席硬件架構(gòu)師Oliver Dial表示：「到 2024 年底，在我們的『100x100計(jì)劃』中，我們預(yù)計(jì)通過(guò)并行運(yùn)行多個(gè)Heron芯片降低錯(cuò)誤率，以此實(shí)現(xiàn)100量子比特寬、100門(mén)深的系統(tǒng)，從而完成對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的超越?！?/span>

IBM還宣布，他們正在與通信技術(shù)公司沃達(dá)豐合作開(kāi)發(fā)后量子密碼學(xué)。該密碼學(xué)可以抵御未來(lái)可能迅速破壞現(xiàn)代密碼學(xué)的量子計(jì)算機(jī)。

當(dāng)然，Dial也承認(rèn)：雖然到目前為止，IBM大體還能按照規(guī)劃圖穩(wěn)步前進(jìn)，但比特的數(shù)量顯然只是對(duì)量子計(jì)算龐大且艱巨的探索中的一部分。更長(zhǎng)的相干時(shí)間和對(duì)噪聲的減少，同樣需要納入考量。