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433個量子比特!IBM發(fā)布最大超導(dǎo)量子計算機
近日,IBM召開了2022年IBM量子峰會,宣布在量子硬件和軟件方面均取得了新的突破性進展,并概述了其對以量子為中心的超級計算的開創(chuàng)性愿景。
在未來,量子計算機有望將計算速度提高到今天最快的超級計算機的百萬倍!
433量子比特處理器,夠大!
IBM周三表示,它推出了迄今為止最強大的量子計算機處理器,名為Osprey,這是一臺433個量子比特的機器,其量子比特數(shù)量是去年宣布的Eagle機器的三倍。
雖然不同的量子計算機公司對其量子比特的功率有不同的說法,但量子比特的數(shù)量,或稱量子比特,是使用量子力學(xué)的量子計算機功率的一個標志,而量子比特可以通過許多不同的方式創(chuàng)建。
IBM Osprey的量子比特數(shù)居IBM量子處理器第一位,其數(shù)量是去年宣布的Eagle機器的三倍。
該處理器可以運行復(fù)雜的量子計算,擁有遠超任何經(jīng)典計算機的計算能力。如果用經(jīng)典比特來表示IBM Osprey處理器的一個狀態(tài),其數(shù)量要遠遠超過已知宇宙中原子的總數(shù)!
目前,IBM在全球擁有20多臺量子計算機,客戶可以通過云平臺進行訪問。
IBM 高級副總裁兼研究總監(jiān)Darío Gil介紹稱:「新的433量子比特Osprey處理器的出現(xiàn),使我們離量子計算機用于解決以前無法解決的問題更近了一步。」
「我們正在不斷擴大和推進我們的量子技術(shù),包括硬件、軟件和經(jīng)典集成,與我們的合作伙伴和世界各地的客戶一起,迎接我們這個時代的最大挑戰(zhàn)。這項工作將成為即將到來的以量子為中心的超級計算時代的基礎(chǔ)?!?/span>
配套量子系統(tǒng)明年上線,更加模塊化
除了處理器,IBM還推出了下一代量子配套系統(tǒng)。
Gil表示,IBM仍努力研發(fā)具有1000多個量子比特的計算機。為了進一步擴大規(guī)模,IBM團隊正在嘗試一種新方法。
「Osprey芯片的尺寸已經(jīng)很大了。而明年,含有1000量子比特的芯片將會更大,」Gil說:「所以在那之后,我們一直在設(shè)計和建造一款全新、基于模塊化的整個量子計算的系統(tǒng)?!?/span>
IBM將這個模塊化系統(tǒng)稱為Quantum System 2。
Gil稱:「Quantum System 2是第一個真正的模塊化量子計算系統(tǒng),隨著時間的推移,系統(tǒng)規(guī)模將持續(xù)擴大。」「模塊化意味著芯片本身要相互連接?!?/span>
IBM表示,通過連接其中的三個系統(tǒng),它可以構(gòu)建一個擁有多達 16,632 個量子比特的系統(tǒng)。
IBM稱,Quantum System 2模塊化、靈活,可將多個處理器結(jié)合成一個具有通信鏈路的系統(tǒng)。
IBM表示,公司目標是在2023年底前上線這個系統(tǒng),通過連接多個Quantum System 2,成為 「以量子為中心的超級計算」的集群。
其他方面,IBM 還展示了新的 IBM Quantum Safe 技術(shù)、客戶和生態(tài)系統(tǒng)擴展等生態(tài)內(nèi)容。
IBM研究員兼Quantum副總裁Jay Gambetta說:「2022年IBM量子峰會標志著全球量子計算領(lǐng)域發(fā)展的一個關(guān)鍵時刻。隨著我們不斷提高量子系統(tǒng)的規(guī)模,使其使用更簡單,我們將看到量子技術(shù)的使用和量子計算行業(yè)的成長?!?/span>
探索量子計算的路上,IBM穩(wěn)步前行
那么,這款IBM史上最強量子計算機的發(fā)布,對我們來說又意味著什么呢?這還要從量子計算機能做的事兒說起。
理論上講,量子能夠以更快的方式進行運算。許多傳統(tǒng)計算機需要花幾年解決的問題,量子計算機可能幾天就完成了。
而量子比特則是一項描述量子計算機運算能力的重要參數(shù)——量子比特數(shù)越大,計算機中的組件就越多,能夠以指數(shù)方式執(zhí)行的計算就越多。
迄今為止,與傳統(tǒng)計算機相比,量子計算機已經(jīng)在某些任務(wù)中證明了自己的顯著優(yōu)勢。
甚至還有不少專家預(yù)測:如果量子糾錯能力和量子比特數(shù)能將過去兩年的發(fā)展速度保持下去,量子計算機完全可能比當今最快的超級計算機——還要快數(shù)百萬倍!
所以,Osprey的發(fā)布不僅為2023年推出含有1,121個量子比特的計算機Condor鋪平了道路,也證明IBM正在通過新硬件、軟件和系統(tǒng)突破實現(xiàn)以量子為中心的超級計算的道路上穩(wěn)步前進。
2016年,「藍色巨人」將第一臺可供任何人進行實驗的量子計算機放在云上——這是一臺具有5個量子比特的設(shè)備。每個超導(dǎo)電路被冷卻至接近絕對零度(-273℃)。
2019和2020年,他們則連續(xù)推出了包含27和65個量子比特的計算機Falcom和Hummingbird——沒錯,IBM的每一款量子計算機,都是以鳥類命名的。
真不知道在不久的將來,是否會出現(xiàn)以「百鳥之王」孔雀命名的機器。反正小編我是已經(jīng)期待上了!
2021年,IBM 推出了首款擁有100多個量子比特的量子處理器Eagle。它不僅使原來達到的量子比特數(shù)增加了一倍,還成為了IBM第一臺超過100比特的量子計算機。
如今,Osprey的推出再一次將量子比特的數(shù)量提升了近3倍!我們完全可以相信,IBM能夠在2023年交付世界上第一臺擁有超過1,000個量子比特的通用量子計算機Condor。
當然,「藍色巨人」的雄心,可遠不止1,000個量子比特而已。
今年夏天,IBM剛剛發(fā)布了最新路線圖,計劃制造以量子比特為中心的超級計算機。
從發(fā)布會的規(guī)劃圖中我們可以清晰地看到:除Condor外,他們還計劃在2023年發(fā)布的下一個QPUHeron中引入一種新的耦合器,以此調(diào)整量子比特之間的耦合,并展示了可能會在2025年發(fā)布4000個甚至更多量子比特的計劃。
IBM量子計算部門的首席硬件架構(gòu)師Oliver Dial表示:「到 2024 年底,在我們的『100x100計劃』中,我們預(yù)計通過并行運行多個Heron芯片降低錯誤率,以此實現(xiàn)100量子比特寬、100門深的系統(tǒng),從而完成對傳統(tǒng)計算機的超越?!?/span>
IBM還宣布,他們正在與通信技術(shù)公司沃達豐合作開發(fā)后量子密碼學(xué)。該密碼學(xué)可以抵御未來可能迅速破壞現(xiàn)代密碼學(xué)的量子計算機。
當然,Dial也承認:雖然到目前為止,IBM大體還能按照規(guī)劃圖穩(wěn)步前進,但比特的數(shù)量顯然只是對量子計算龐大且艱巨的探索中的一部分。更長的相干時間和對噪聲的減少,同樣需要納入考量。