IBM正在开始实现下一代量子计算。在今年的IBM量子峰会上，该公司分享了十多份关于其新的量子计算硬件和软件的公告，以及它将如何帮助创建量子计算生态系统。IBM还宣布制造以量子为中心的超级计算机，这是一种可扩展的模块化计算架构，结合了量子通信和混合云中间件，集成了量子和经典工作流。

 

IBM Quantum的发展路线图。图片由IBM提供[点击放大]

 

该公司正在扩大其IBM Quantum网络，在亚利桑那州立大学、DESY、马德拉斯理工学院和巴塞尔上城设有创新中心；以及行业合作伙伴博世、Crédit Mutuel Alliance Fédérale、Erste Digital、Tokyo Electron、汇丰银行和沃达丰。

 

400量子位量子处理器和IBM Quantum Two

IBM最引人注目的产品之一是其433量子比特量子处理器Osprey。它是所有IBM量子处理器中量子位数量最多的，是2021年推出的IBM Eagle处理器量子位的三倍多。

Osprey包括用于灵活信号路由和设备布局的多级布线，以及用于降低噪声和提高稳定性的集成滤波器。根据IBM的说法，该处理器可以运行超出任何经典计算机能力的复杂计算。

像鱼鹰这样的量子处理器使用量子位，量子位可以实现两种状态之间的量子叠加状态。原子核可以充当量子位，因为它的“磁矩”或自旋的方向可以指向与磁场不同的方向。因此，在这样的处理器上表示状态所需的位数可以是无限的。

 

Osprey quantum processor

鱼鹰量子处理器。图片由IBM提供
 

这样的高性能量子计算机容易受到环境中各种电磁场的噪声的影响。这种噪声产生于量子位的中间状态。为了减少此类错误，IBM发布了Qiskit Runtime的更新，允许用户使用简单的API选项以速度换取减少的错误数。

到2025年，IBM计划通过量子系统二将其量子系统扩展到4000多个量子位。这个模块化系统将多个处理器与通信链路相结合。量子二号系统将成为以量子为中心的超级计算的基石，并计划在2023年底上线。

 

新兴技术在量子峰会上亮相

IBM以量子为中心的超级计算机的核心是混合云中间件，它可以最大限度地提高在并行、基于云、量子和经典计算系统上运行的量子应用程序的性能。中间件采用了一种电路编织技术，在该技术中，经典计算需要量子电路的一些任务来提高硬件的能力。另一个名为Quantum Serverless的工具是一种编程模型，它允许开发人员专注于代码而不是资源管理。

IBM将于今年发布Circuit Knitting Toolbox和Quantum Serverless，并于2025年全面发布。

 

Illustration of the Quantum Serverless concept

Quantum无服务器概念说明。图片由IBM提供

 

IBM还计划明年发布133量子位Heron处理器，利用其新的可调谐耦合器架构。Heron将结合经典通信来加速计算，这要归功于Circuit Knitting和Quantum Serverless。通过Heron，IBM的目标是提供一种能够计算100个量子位和100个深度门操作的无偏电路可观测性的工具。

 

离量子霸权又近了一步

为了满足对新计算技术的需求，像IBM这样的开发人员正在设计新一代量子技术，以提高计算能力效率。虽然计算的进步也带来了与实现、安全和加密相关的新挑战，但IBM的软硬件结合方法可能会使公司更接近“量子霸权”