IBM量子處理器將于2023 年首次亮相，突破1000位

IBM 的 CONDOR 是世界上第一臺(tái)擁有超過(guò) 1,000 個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)，它將于 2023 年首次亮相。

預(yù)計(jì)這一年 IBM 還將推出 Heron，這是該公司表示可能對(duì)其有所幫助的新型模塊化量子處理器群中的第一個(gè)到 2025 年生產(chǎn)出超過(guò) 4,000 個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)。

雖然從理論上講，量子計(jì)算機(jī)可以快速找到經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)億萬(wàn)年才能解決的問(wèn)題的答案，但今天的量子硬件仍然缺乏量子比特，限制了它的實(shí)用性。

量子計(jì)算所需的糾纏和其他量子態(tài)非常脆弱，容易受到熱和其他干擾的影響，這使得擴(kuò)大量子比特的數(shù)量成為一項(xiàng)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

盡管如此，IBM 仍在穩(wěn)步增加其量子比特?cái)?shù)。

2016 年，它把第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)放在云端，任何人都可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——一臺(tái)有 5 個(gè)量子比特的設(shè)備，每個(gè)量子比特都是冷卻到接近絕對(duì)零的超導(dǎo)電路。2019年，公司打造了27量子比特的Falcon;

2020 年，65 量子位蜂鳥;2021 年，127 量子位的Eagle，第一個(gè)超過(guò) 100 量子位的量子處理器;以及 2022 年的 433 量子位Osprey。

BM 預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)構(gòu)建越來(lái)越復(fù)雜的量子計(jì)算機(jī)，首先是那些使用 Condor 處理器或并行使用多個(gè) Heron 處理器的計(jì)算機(jī)。

其他量子計(jì)算機(jī)的量子位比 IBM 的 1,121 量子位 Condor 處理器多——例如，D-Wave Systems 在 2020 年推出了一個(gè)5,000 量子位的系統(tǒng)。

但 D-Wave 的計(jì)算機(jī)是解決優(yōu)化問(wèn)題的專用機(jī)器，而 Condor 將是世界上最大的通用量子處理器。

“就我們真正可以集成的內(nèi)容而言，一千個(gè)量子比特確實(shí)突破了極限，” IBM 量子基礎(chǔ)設(shè)施總監(jiān)Jerry Chow說(shuō)。

研究人員表示，通過(guò)將讀出和控制所需的電線和其他組件分離到它們自己的層上(一種從 Eagle 開始的策略)，他們可以更好地保護(hù)量子比特免受干擾并整合更多數(shù)量的量子比特。

“當(dāng)我們向上擴(kuò)展時(shí)，我們正在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)則，比如‘這可以超越這個(gè);這不能解決這個(gè)問(wèn)題;這個(gè)空間可以用于這個(gè)任務(wù)，'”Chow 說(shuō)。

IBM 計(jì)劃在 2023 年推出的另一款量子處理器 Heron 只有 133 個(gè)量子位，與 Condor 相比可能顯得微不足道。

但 IBM 表示，其升級(jí)的架構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)預(yù)示著開發(fā)強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)的新戰(zhàn)略。Condor 使用固定耦合架構(gòu)來(lái)連接其量子位，而 Heron 將使用可調(diào)耦合架構(gòu)，在承載量子位的超導(dǎo)環(huán)路之間添加約瑟夫森結(jié)。

這種策略減少了量子位之間的串?dāng)_，提高了處理速度并減少了錯(cuò)誤。(谷歌已經(jīng)在其 53 量子位Sycamore處理器中使用了這樣的架構(gòu)。)