在今天舉行的年度量子峰會(huì)上，IBM 宣布了其代號(hào)為Eagle的最新量子處理器，從而提高了公司的賭注。新的量子處理器是世界上第一個(gè)擁有 100 多個(gè)可操作和連接的量子位的處理器——準(zhǔn)確地說是 127 個(gè)。　　

IBM 高級(jí)副總裁兼研究總監(jiān) Darío Gil 博士說：“'Eagle' 處理器的到來是朝著量子計(jì)算機(jī)能夠在有意義的水平上超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的那一天前進(jìn)而邁出的重要一步?！?“量子計(jì)算有能力改變幾乎所有領(lǐng)域，并幫助我們解決這個(gè)時(shí)代最大的問題。這就是為什么 IBM 繼續(xù)快速創(chuàng)新量子硬件設(shè)計(jì)，為量子和經(jīng)典工作負(fù)載構(gòu)建相互賦能的方法，并創(chuàng)建一個(gè)對(duì)采用量子計(jì)算至關(guān)重要的全球生態(tài)系統(tǒng)?！?/span>

　　由 IBM Eagle加速的量子計(jì)算應(yīng)用可以在機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化的任何地方找到；材料和分子建模（基本上涵蓋了生命的幾乎所有元素，從分子美食到工程材料和基材）；到藥物和能源工業(yè)研究領(lǐng)域?，F(xiàn)在有一種量子計(jì)算機(jī)可以解決經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)無法破解的計(jì)算問題。但相對(duì)遺憾的是，Eagle仍然只能通過其 IBM Quantum Network 計(jì)劃在 IBM Cloud 上作為探索性設(shè)備提供。

　　IBM 的Eagle自然地建立在公司先前成就的設(shè)計(jì)決策之上。它遵循2019 年的 65 量子位Hummingbird(2020) 和 27 量子位Falcon處理器，并從這兩種架構(gòu)中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以實(shí)現(xiàn)比以往任何時(shí)候都更復(fù)雜的量子電路。雖然量子位可以看作是筆記本電腦內(nèi)核的等價(jià)物，但量子電路代表了這些內(nèi)核的排列方式——它們?nèi)绾蝿澐譃榱孔娱T和測(cè)量。

　　系統(tǒng)擁有的量子位（核心）越多，它可以運(yùn)行的程序（量子電路層）就越復(fù)雜。IBM 表示 Eagle 非常先進(jìn)，如果你要在一臺(tái)經(jīng)典計(jì)算機(jī)中描述 Eagle 的 127 個(gè)量子位的量子狀態(tài)，你需要的比特比地球上所有 75 億人中存在的原子還要多。

　　127-qubit Eagle 量子處理器

　　IBM 詳細(xì)介紹了 Eagle 的設(shè)計(jì)理念：

　　“我們必須結(jié)合和改進(jìn)在前幾代 IBM Quantum 處理器中開發(fā)的技術(shù)，以開發(fā)包括先進(jìn) 3D 封裝技術(shù)在內(nèi)的處理器架構(gòu)，我們相信這些技術(shù)可以構(gòu)成處理器的支柱，包括我們計(jì)劃的 1000+ 量子位 Condor處理器。Eagle 基于我們的 Falcon 處理器首次推出的重六邊形量子位布局，其中量子位與兩個(gè)或三個(gè)相鄰的量子位連接，就像坐在鑲嵌六邊形的邊緣和角落一樣。這種特殊的連接性降低了由以下因素引起的錯(cuò)誤的可能性相鄰量子位之間的相互作用——顯著提高了功能處理器的產(chǎn)量?！?/p>

　　為了增加量子比特的數(shù)量，IBM 工程師必須找到新的方法來擴(kuò)展量子計(jì)算的三個(gè)平面之間的復(fù)雜平衡：規(guī)模、質(zhì)量和速度。規(guī)模是指任何給定系統(tǒng)中存在的量子比特?cái)?shù)——以及可用電路層操作的復(fù)雜性。質(zhì)量是指可以執(zhí)行可用工作的量子比特?cái)?shù)，它本身通過量子體積表示。最后，一個(gè)量子系統(tǒng)的速度是由它的標(biāo)準(zhǔn)化CLOPs得分，這是IBM在不久之前提出的性能標(biāo)準(zhǔn)。

　　為了減少可能干擾量子相干性的元素?cái)?shù)量，IBM 對(duì)量子位排列進(jìn)行了更改，并減少了量子位控制所需的組件數(shù)量——作為量子計(jì)算系統(tǒng)一部分，任何元素都不可避免地會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失衡。為了減少量子位控制操作的影響，IBM 的研究人員在 Eagle 量子處理器的幾個(gè)層中分布了控制線，同時(shí)量子位保持在它們自己的隔離層上——從而減少了微妙量子態(tài)的不穩(wěn)定（這是地球上的任何經(jīng)典計(jì)算機(jī)都無法描述）。反過來，這允許增加系統(tǒng)可以包含的總量子比特?cái)?shù)。

　　IBM 的計(jì)劃是大膽的；該公司顯然傾向于將量子作為下一個(gè)計(jì)算時(shí)代，量子優(yōu)勢(shì)的目標(biāo)是主要?jiǎng)恿Γ孔觾?yōu)勢(shì)只是描述了一種計(jì)算狀態(tài)，其中經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)和量子計(jì)算系統(tǒng)之間存在明顯的性能和復(fù)雜性差異）。該公司在該領(lǐng)域的貢獻(xiàn)已經(jīng)是巨大的，例如他們提出了量子體積的行業(yè)定義標(biāo)準(zhǔn)以及有望成為量子性能基準(zhǔn)單元 CLOP 的開發(fā)。通過其從最初的 27 量子位 Falcon 處理器，并在隨后的每年中將其復(fù)雜度提升，IBM 已經(jīng)執(zhí)行了它自己設(shè)計(jì)的路線圖：旨在最早在 2023 年實(shí)現(xiàn) Quantum Advantage。

　　因此，IBM 預(yù)計(jì)到 2022 年，從 Eagle 中的 127 個(gè)量子位到 433 位量子處理器（Osprey），一年內(nèi)可用量子位將增加三倍。Condor 是 IBM 預(yù)計(jì) 2023 年推出的量子處理器的代號(hào)，最早將在 2023 年提供多達(dá) 1,121 個(gè)量子位。IBM 預(yù)計(jì)在兩年內(nèi)將可用量子位總數(shù)增加 10 倍。

　　IBM 正在進(jìn)一步投資于量子計(jì)算領(lǐng)域，已與各種合作伙伴部署了其 Quantum System One。IBM 的 System One 被譽(yù)為世界上第一個(gè)集成量子計(jì)算系統(tǒng)，已成功部署在德國領(lǐng)先的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)弗勞恩霍夫大學(xué)和日本東京大學(xué)。IBM 還將在美國的克利夫蘭診所部署其 System One 。此外，IBM Quantum 今天宣布與韓國首爾延世大學(xué)建立合作伙伴關(guān)系，這將在學(xué)術(shù)界探索另一個(gè) IBM 驅(qū)動(dòng)的量子計(jì)算系統(tǒng)。

　　該公司現(xiàn)已宣布 System One 的自然演變。IBM Quantum System Two 已經(jīng)在開發(fā)中，它讓我們領(lǐng)略了量子計(jì)算的未來可能是什么樣子。IBM 表示，該系統(tǒng)將能夠容納即將推出的 433-qubit Osprey 量子處理器以及 2023 年預(yù)期的 1,121-qubit Condor。IBM 似乎相信這些將能夠?qū)⑽覀儙肓钊藟?mèng)寐以求的 Quantum Advantage 時(shí)代，并且系統(tǒng)二將真正為跨行業(yè)和部門解決問題的基礎(chǔ)帶來革命性的變化：從協(xié)調(diào)我們?nèi)虻奈锪鞴?yīng)鏈以設(shè)計(jì)更高效的電池。

　　IBM 的 Quantum 系統(tǒng)二也將更加關(guān)注模塊化作為可擴(kuò)展性的推動(dòng)因素。目標(biāo)是讓 IBM 的系統(tǒng)二能夠作為 IBM 量子計(jì)算產(chǎn)品的模塊化下一代迭代的部署工具，允許部署在一定程度上擴(kuò)展和現(xiàn)代化。

　　因此，該系統(tǒng)集成了任何給定機(jī)構(gòu)可能需要的擴(kuò)展資源。這些資源包括控制電子設(shè)備（量子位操作所必需的）和低溫冷卻（使低于零溫度的量子特性需要表現(xiàn)出來）。該公司已經(jīng)在試圖弄清楚對(duì)于百萬量子比特系統(tǒng)來說，冷卻系統(tǒng)會(huì)是什么樣子；就目前而言，答案是一個(gè) 10 英尺高、6 英尺寬的“超級(jí)冰箱”，內(nèi)部代號(hào)為“Goldeneye”，這是一種比當(dāng)今任何市售冰箱都大的稀釋冰箱。

IBM 進(jìn)一步闡明了其量子系統(tǒng)二的計(jì)劃：

　　同時(shí)確保工程師可以輕松訪問和維修“冰箱”內(nèi)的硬件?！?/p>

　　IBM Quantum System 2 還具有通過額外部署進(jìn)行擴(kuò)展的可能性；IBM 將推出同時(shí)鏈接多個(gè)量子計(jì)算系統(tǒng)的能力；首先提供更大的共享低溫工作空間；然后，通過實(shí)際連接多個(gè)獨(dú)立的量子處理器。

　　我們現(xiàn)在正徘徊在量子計(jì)算革命的邊緣，這是數(shù)十年科學(xué)努力的頂峰。我們正在進(jìn)入一個(gè)新的寒武紀(jì)爆發(fā)年代，這是由量子計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的。而IBM 似乎熱衷于引領(lǐng)這個(gè)特定的未來。