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IBM量子計算路線圖於2023年發布,推出了1121量子位處理器



2019年9月18日,IBM在紐約舉行了新量子計算中心的開幕典禮,並推出了世界上第一台53位量子計算機。 正是在過去的一年,2020年9月15日,IBM宣布了其量子計算技術路線圖,這是它首次宣布未來量子計算硬件的計劃。

IBM表示,它正在努力實現到2023年底開發超過1000位量子處理器的目標,有一天它將發布超過一百萬位處理器。

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量子計算機的核心

1969年,人類克服了前所未有的技術障礙,首次登陸月球並創造了歷史。 時至今日,人類仍然無法使用計算機準確捕捉廣闊宇宙的最詳細部分。

正如IBM所說:

如果我們將思維局限於我們所知道的計算世界,那麼構建一種能夠真正捕獲原子運動以解決我們這個時代最具挑戰性的問題的設備幾乎是一種幻想。

但是,就像登陸月球一樣,研究人員的宏偉目標之一就是製造一款能夠超越傳統計算機的大型量子計算機。

從本質上講,所謂的量子計算是量子力學與計算理論的結合,充分利用了量子的疊加,糾纏,干涉等特性,顯示了強大的計算能力。

量子計算機發展的核心是量子級計算機處理器,它可以幫助量子計算機執行高速操作並處理量子信息。

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具體而言,量子處理器依靠基本粒子的數學運算來擴展其計算能力,並且它們運行的電路是量子電路,而不是數字計算機的邏輯電路。 人造原子的電子量子態用於表示數據,稱為超導跨子量子位。 這些量子位通過一系列微波脈衝連接和操縱,以運行量子電路。

但有一個問題。 由於與外界的相互作用,量子位很快就忘記了它們的量子狀態。

作為回應,IBM表示:

我們的團隊目前面臨的最大挑戰是如何在低錯誤率的前提下足夠長的時間來控制這些量子位系統,以確保未來量子應用所需的複雜量子電路能夠正常運行。

三年後,推出了1121量子比特處理器

基於上述目標和挑戰,IBM公開了其量子計算技術路線圖。

目前,IBM量子處理器已達到65位。

據IBM稱,就在本月,Quantum團隊向IBM Q Network的成員發布了65位處理器“ IBM Quantum Hummingbird”。 基於該處理器,可以將8個量子位的讀出信號合併為一個,從而減少了佈線並減少了讀出所需的總組件。

IBM的總體規劃如下:

  • 於2021年推出127位IBM Quantum Eagle處理器

  • 433位IBM Quantum Osprey處理器(IBM Quantum Osprey)於2022年推出

  • 2023年推出1112位IBM Quantum Condor處理器(IBM Quantum Condor)

  • 將來,將推出超過一百萬位的處理器

值得一提的是,將於2023年推出的IBM Quantum Condor處理器將在前幾代處理器的基礎上繼續減少關鍵的兩個qubit錯誤,以便更好地運行量子電路。

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根據IBM的說法:

IBM Quantum Condor處理器既是轉折點,也是里程碑。 該處理器標誌著我們糾正錯誤和擴展量子設備規模的能力。 同時,探索潛在的量子優勢足夠複雜,並且量子計算機將比世界上最先進的超級計算更有效地解決問題。

據報導,IBM團隊目前:

  • 開發一組可擴展,更大,功能更強大的處理器;

  • 開髮用於存儲較大處理器的“稀釋冰箱”(稀釋冰箱),該處理器高10英尺,寬6英尺;

  • 開發一種連接多個單元的技術,類似於芯片中的多核體系結構。

  • 設計通過雲部署的全棧量子計算機,任何人都可以對其進行編程。

IBM的最終願景之一是將量子互連連接到稀釋冷卻盒,每個冷卻盒具有一百萬個量子比特,就像將內部網連接到超級計算處理器一樣,從而創建可以改變世界計算機的大規模並行量子。

量子計算將帶來什麼樣的創新?

儘管量子計算仍處於起步階段,但包括IBM在內的許多巨頭已經開始探索。

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早在1910年代,IBM通過增加一致性時間並減少錯誤來實現多量子位計算機。 IBM的目標之一是每年至少使量子計算機的性能提高一倍。

2016年,通過從量子位到編譯器再到系統的各個級別的不斷改進,IBM推出了5位量子計算機。

2017年,IBM取得了長足的進步,推出了20位量子計算機,IBM還構建了50位量子計算機原型。 同年,IBM簽署了眾多IBM Q網絡合作夥伴,包括公司,學術機構和國家研究實驗室,以建立量子計算生態系統。

在2019年初舉行的CES上,IBM推出了IBM Q System One,這是世界上第一個為科學和商業用途而設計的集成通用近似量子計算系統。

2019年9月18日,IBM舉行了新的量子計算中心的開幕儀式,該中心配備了五台20位量子計算機。 不久之後,IBM還發布了第一台53位量子計算機,這也是當時可用於外部使用的最大的通用量子計算機。

今年5月,國外媒體報導稱,具有強大財務和技術能力的IBM已經擁有18台量子計算機。

當前巨人之間的量子計算競爭正在加速,但是量子計算仍然面臨著巨大的挑戰。 我們將拭目以待,看看量子計算將在未來帶來什麼創新。