熱點丨量子計算突破，IBM發佈旗艦量子處理器Heron

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前言：

近期，生成式 AI和量子技術均取得了突破性進展，迎來了重要的轉折點。

IBM藉助其watsonx可信任的基礎模型框架，成功簡化了量子算法的構建方式，爲實用級量子研發工作開闢了全新的道路。

作者| 方文三

圖片來源 |網 絡

IBM展示最新模塊化量子處理器Heron

在日前於紐約舉行的年度IBM量子峰會上，IBM宣佈推出新款量子處理器IBM Condor。

其具備1121個量子比特（Q），實現了IBM在2022年5月發佈的量子發展路線圖目標，即在2023年之前實現1000+Q。

此外，峰會上還發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，其創新性的架構將錯誤減少率提高了五倍。

同時，IBM還發布了基於Heron芯片的最新量子系統IBM Quantum System Two，並對量子系統的發展路線圖進行了重大更新。

Heron具備133個量子比特和可調諧耦合器，與IBM之前的旗艦127量子比特Eagle處理器相比，其設備性能提升了3-5倍，並顯著減少了串擾現象。

值得一提的是，Heron採用了創新的模塊化架構，其基礎是可調諧耦合器，與先前的量子處理器架構截然不同。

這種新架構將量子處理器與公共控制基礎設施相連接，使得數據能夠在多芯片環境中的量子處理單元（QPU）和其他芯片之間實現經典、實時的流動。

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

將其量子開發路線圖延長10年至2033年

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

新路線圖不僅對未來幾年的發展進行了展望，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對於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模的關鍵因素。

IBM的硬件和軟件開發目標明確，旨在2029年實現糾錯量子計算。

爲了實現這一目標，IBM已經規劃出了一條清晰的路徑，通過創建模塊化的糾錯架構，逐步實現量子計算的糾錯。

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，以實現更高的門計數。

從2025年的5000個門到2028年的15000個門，Flamingo處理器的門計數將逐年增長。

同時，Kookaburra處理器將在2026年證明大規模噪聲抑制的可行性。

從2028年開始，這種噪聲抑制與Starling處理器開始穩定增加的電路深度和量子比特計數相結合，可產生超出經典驗證所能達到的糾錯準確輸出。

隨着時間的推移，到2033年以後，以量子爲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，實現大規模商用量子計算機的目標。

全球開啓量子計算芯片技術競賽

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

英特爾在2023年6月發佈了全新的量子芯片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製造，每塊晶圓上能夠實現超過24000個量子點。

業內專家表示，英特爾的量子芯片技術的特點在於利用其原本的生產線工藝，實現了大規模集成，並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。

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

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

這意味着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。

英偉達也發佈了全球首個使用GPU加速的量子計算系統DGX Quantum。該系統能夠將英偉達的GPU與量子計算機連接起來，實現校準、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，通過深入研究超導量子比特，他們發現了更深層次的量子比特錯誤原因——泄漏態。

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

結尾：

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

同時，中國科學技術大學在10月份發佈了255個量子比特的[九章三號]光量子計算機，標誌着我國在量子計算領域取得了重要的里程碑成果——量子霸權。

值得注意的是，儘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量子位技術路線存在差異。

在我國，中科院旗下的本源量子走的是超導量子路線，並於今年1月交付了第一臺24量子比特超導量子計算機。預計本源量子將在年底前發佈新型號，並在2025年達到1024量子比特。

究竟哪條技術路線能夠最終取得成功，仍需時間來驗證。

部分資料參考：量子客：《IBM 推出最強 「1,121 Q 超導量子處理器」，發佈量子糾錯路線圖》，徐德文科學頻道：《IBM發佈量子系統2，人類文明又迎鉅變前夜？》，AI寒武紀：《IBM發佈全球首個模塊化可大規模「實用化」的量子計算機系統》，DeepTech深科技：《IBM計劃推出133量子比特Heron處理器，量子計算行業或迎重大轉變》

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