IBM展示最新模塊化量子處理器Heron

在日前于紐約舉行的年度IBM量子峰會上，IBM宣布推出新款量子處理器IBM Condor。

其具備1121個量子比特（Q），實現(xiàn)了IBM在2022年5月發(fā)布的量子發(fā)展路線圖目標(biāo)，即在2023年之前實現(xiàn)1000+Q。

此外，峰會上還發(fā)布了另一款備受矚目的量子處理器IBM Quantum Heron。

IBM宣稱，Heron是全球性能最高的量子處理器，其創(chuàng)新性的架構(gòu)將錯誤減少率提高了五倍。

同時，IBM還發(fā)布了基于Heron芯片的最新量子系統(tǒng)IBM Quantum System Two，并對量子系統(tǒng)的發(fā)展路線圖進行了重大更新。

Heron具備133個量子比特和可調(diào)諧耦合器，與IBM之前的旗艦127量子比特Eagle處理器相比，其設(shè)備性能提升了3-5倍，并顯著減少了串?dāng)_現(xiàn)象。

值得一提的是，Heron采用了創(chuàng)新的模塊化架構(gòu)，其基礎(chǔ)是可調(diào)諧耦合器，與先前的量子處理器架構(gòu)截然不同。

這種新架構(gòu)將量子處理器與公共控制基礎(chǔ)設(shè)施相連接，使得數(shù)據(jù)能夠在多芯片環(huán)境中的量子處理單元（QPU）和其他芯片之間實現(xiàn)經(jīng)典、實時的流動。

也就是說IBM可以通過簡單地增加芯片數(shù)量來擴大量子計算機的規(guī)模，這是Heron量子處理器最大、最關(guān)鍵的突破。

將其量子開發(fā)路線圖延長10年至2033年

在IBM 2023量子峰會上，IBM制定了兩個路線圖：硬件和軟件的開發(fā)路線圖和創(chuàng)新路線圖。

新路線圖不僅對未來幾年的發(fā)展進行了展望，更是對IBM未來十年的量子計算計劃進行了全面揭示。

從路線圖上可以清晰地看到，IBM對于量子比特的未來充滿信心，相信在未來的某個時刻，量子比特的限制將不再是制約量子計算機規(guī)模的關(guān)鍵因素。

IBM的硬件和軟件開發(fā)目標(biāo)明確，旨在2029年實現(xiàn)糾錯量子計算。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，IBM已經(jīng)規(guī)劃出了一條清晰的路徑，通過創(chuàng)建模塊化的糾錯架構(gòu)，逐步實現(xiàn)量子計算的糾錯。

在路線圖中，IBM還計劃使用多芯片鏈接在量子處理器之間建立通信，以實現(xiàn)更高的門計數(shù)。

從2025年的5000個門到2028年的15000個門，F(xiàn)lamingo處理器的門計數(shù)將逐年增長。

同時，Kookaburra處理器將在2026年證明大規(guī)模噪聲抑制的可行性。

從2028年開始，這種噪聲抑制與Starling處理器開始穩(wěn)定增加的電路深度和量子比特計數(shù)相結(jié)合，可產(chǎn)生超出經(jīng)典驗證所能達到的糾錯準(zhǔn)確輸出。

隨著時間的推移，到2033年以后，以量子為中心的超級計算機將包含1000個邏輯量子比特，從而真正釋放量子計算的全部能力，實現(xiàn)大規(guī)模商用量子計算機的目標(biāo)。

全球開啟量子計算芯片技術(shù)競賽

英特爾是硅基量子比特芯片的主要玩家之一，其技術(shù)發(fā)展主要集中在硅自旋量子比特上。

英特爾在2023年6月發(fā)布了全新的量子芯片Tunnel Falls，這款芯片包含了12個硅自旋量子比特，在300毫米的硅晶圓上生產(chǎn)制造，每塊晶圓上能夠?qū)崿F(xiàn)超過24000個量子點。

業(yè)內(nèi)專家表示，英特爾的量子芯片技術(shù)的特點在于利用其原本的生產(chǎn)線工藝，實現(xiàn)了大規(guī)模集成，并通過提高比特的操控溫度，從MK提升到K級，使得量子芯片的集成化加工更近一步。

亞馬遜云科技（AWS）的高級副總裁Peter DeSantis在最近的一次大會上宣布，該公司在量子糾錯技術(shù)上取得了重大突破。

AWS推出了一款具有前瞻性的超導(dǎo)量子芯片，其量子糾錯效率比傳統(tǒng)方法高出6倍。

這意味著我們可能會在未來看到商用級別的量子計算機更早地進入市場。

然而，亞馬遜在構(gòu)建具有糾錯能力的量子計算機的道路上仍處在初級階段。

英偉達也發(fā)布了全球首個使用GPU加速的量子計算系統(tǒng)DGX Quantum。該系統(tǒng)能夠?qū)⒂ミ_的GPU與量子計算機連接起來，實現(xiàn)校準(zhǔn)、控制、量子糾錯以及混合算法等功能。

上個月，谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）團隊在完善量子計算技術(shù)方面也取得了里程碑式的進展。

他們在論文中指出，通過深入研究超導(dǎo)量子比特，他們發(fā)現(xiàn)了更深層次的量子比特錯誤原因——泄漏態(tài)。

為了解決這一挑戰(zhàn)，谷歌的研究人員進行了量子糾錯（QEC）實驗，并引入了一種名為Data Qubit Leakage Removal（DQLR）的全新量子操作，檢測概率指標(biāo)得到了顯著改善。

結(jié)尾：

我國啟科量子公司今年發(fā)布了[天算1號]模塊化離子阱量子計算工程機，而玻色量子則發(fā)布了包含100個鏈子比特的[天工量子大腦]光量子計算機。

同時，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在10月份發(fā)布了255個量子比特的[九章三號]光量子計算機，標(biāo)志著我國在量子計算領(lǐng)域取得了重要的里程碑成果——量子霸權(quán)。

值得注意的是，盡管我國在離子阱和光量子計算機方面取得了一定的進展，但與IBM和谷歌等公司的超導(dǎo)量子位技術(shù)路線存在差異。

在我國，中科院旗下的本源量子走的是超導(dǎo)量子路線，并于今年1月交付了第一臺24量子比特超導(dǎo)量子計算機。預(yù)計本源量子將在年底前發(fā)布新型號，并在2025年達到1024量子比特。

究竟哪條技術(shù)路線能夠最終取得成功，仍需時間來驗證。