子計(jì)算突破，IBM發(fā)布旗艦量子處理器Heron

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(huì)上，IBM宣布推出新款量子處理器IBM Condor。

其具備1121個(gè)量子比特（Q），實(shí)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(shí)現(xiàn)1000+Q。

此外，峰會(huì)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(cuò)誤減少率提高了五倍。

同時(shí)，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(duì)量子系統(tǒng)的發(fā)展路線圖進(jìn)行了重大更新。

Heron具備133個(gè)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(shí)現(xiàn)經(jīng)典、實(shí)時(shí)的流動(dòng)。

也就是說IBM可以通過簡(jiǎn)單地增加芯片數(shù)量來擴(kuò)大量子計(jì)算機(jī)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(zhǎng)10年至2033年

在IBM 2023量子峰會(huì)上，IBM制定了兩個(gè)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(duì)未來幾年的發(fā)展進(jìn)行了展望，更是對(duì)IBM未來十年的量子計(jì)算計(jì)劃進(jìn)行了全面揭示。

從路線圖上可以清晰地看到，IBM對(duì)于量子比特的未來充滿信心，相信在未來的某個(gè)時(shí)刻，量子比特的限制將不再是制約量子計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)量子計(jì)算。

為了實(shí)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(cuò)架構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的糾錯(cuò)。

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

從2025年的5000個(gè)門到2028年的15000個(gè)門，F(xiàn)lamingo處理器的門計(jì)數(shù)將逐年增長(zhǎng)。

同時(shí)，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(jì)數(shù)相結(jié)合，可產(chǎn)生超出經(jīng)典驗(yàn)證所能達(dá)到的糾錯(cuò)準(zhǔn)確輸出。

隨著時(shí)間的推移，到2033年以后，以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)將包含1000個(gè)邏輯量子比特，從而真正釋放量子計(jì)算的全部能力，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用量子計(jì)算機(jī)的目標(biāo)。

全球開啟量子計(jì)算芯片技術(shù)競(jìng)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(gè)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(gè)量子點(diǎn)。

業(yè)內(nèi)專家表示，英特爾的量子芯片技術(shù)的特點(diǎn)在于利用其原本的生產(chǎn)線工藝，實(shí)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(jí)，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(jí)副總裁Peter DeSantis在最近的一次大會(huì)上宣布，該公司在量子糾錯(cuò)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(cuò)效率比傳統(tǒng)方法高出6倍。

這意味著我們可能會(huì)在未來看到商用級(jí)別的量子計(jì)算機(jī)更早地進(jìn)入市場(chǎng)。

然而，亞馬遜在構(gòu)建具有糾錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)的道路上仍處在初級(jí)階段。

英偉達(dá)也發(fā)布了全球首個(gè)使用GPU加速的量子計(jì)算系統(tǒng)DGX Quantum。該系統(tǒng)能夠?qū)⒂ミ_(dá)的GPU與量子計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)、控制、量子糾錯(cuò)以及混合算法等功能。

上個(gè)月，谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）團(tuán)隊(duì)在完善量子計(jì)算技術(shù)方面也取得了里程碑式的進(jìn)展。

他們?cè)谡撐闹兄赋觯ㄟ^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(cuò)誤原因——泄漏態(tài)。

為了解決這一挑戰(zhàn)，谷歌的研究人員進(jìn)行了量子糾錯(cuò)（QEC）實(shí)驗(yàn)，并引入了一種名為Data Qubit Leakage Removal（DQLR）的全新量子操作，檢測(cè)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(hào)]模塊化離子阱量子計(jì)算工程機(jī)，而玻色量子則發(fā)布了包含100個(gè)鏈子比特的[天工量子大腦]光量子計(jì)算機(jī)。

同時(shí)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在10月份發(fā)布了255個(gè)量子比特的[九章三號(hào)]光量子計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著我國在量子計(jì)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(jì)算機(jī)方面取得了一定的進(jìn)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(tái)24量子比特超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。預(yù)計(jì)本源量子將在年底前發(fā)布新型號(hào)，并在2025年達(dá)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(shí)間來驗(yàn)證。