IBM 今天發布了其下一代量子處理器，加快了構建實用量子計算機的時間。
在周二的年度開發者活動上，該公司首次推出了 120 量子位 Nighthawk 處理器，旨在解決更複雜的問題。它還展示了實驗性的 Loon 芯片，這是邁向防錯系統的關鍵一步。
這些硬件進步，加上糾錯方面的新進展，使 IBM 能夠在 2026 年實現“量子優勢”，並在 2029 年實現容錯機器。繼競爭對手 Google 最近取得重大突破之後，這一消息使量子競賽升溫。
應對量子挑戰的不同部分。
首先是 IBM Quantum Nighthawk 旨在在未來兩年內提供量子優勢。預計到 2025 年底，它將具有由 218 個下一代可調諧耦合器連接的 120 個量子位。
IBM Nighthawk 量子處理器（來源:IBM）
根據 IBM 的說法，該架構將允許用戶運行比當前 Heron 處理器複雜性高 30% 的電路，同時保持較低的錯誤率。
IBM 還為基於 Nighthawk 的系統制定了雄心勃勃的性能路線圖，目標是處理處理能力到 2026 年，兩個量子位門將達到 7,500 個，到 2028 年將達到 15,000 個。
雖然 Nighthawk 突破了近期實用性的界限，但實驗性的 Loon 處理器為容錯計算的未來奠定了基礎。
Loon 引入了一種新穎的架構，其中每個量子位與其他六個量子位連接，包括垂直連接，這是其他超導量子計算機尚未展示的功能。這種密集的三維連接對於實現真正可擴展機器所需的高效糾錯碼至關重要。
對《新科學家》表示，就好像人們在說:“‘你處於理論領域，你無法意識到這一點。’[現在]我們將展示這是錯誤的。”
加速路線圖:糾錯和工業規模製造
在處理器發布的背後隱藏著一個關鍵的製造里程碑。 IBM 已將其主要量子晶圓生產轉移到位於奧爾巴尼納米技術綜合體的先進 300 毫米製造設施。
轉向行業標準工具已經使其研發週期速度提高了一倍。它允許進行更複雜的芯片設計，並標誌著從專業實驗室工作向工業規模製造的轉變，這是構建更大系統的關鍵一步。
與這一工業步伐相匹配的是軟件和糾錯方面的重大突破。 IBM 宣布已成功演示了在經典硬件上使用先進的 qLDPC 代碼對量子錯誤進行實時解碼，這是容錯的關鍵一步，並且比原計劃提前了一整年實現。
為了使這些硬件成果易於實現，IBM 正在增強其 Qiskit 軟件堆棧。新的 C++ 接口將有助於彌合量子和高性能計算 (HPC) 環境之間的差距。
此外，新的 HPC 驅動的錯誤緩解技術可以將提取準確結果的成本降低 100 倍以上。專注於完整的硬件和軟件堆棧是公司願景的核心。
IBM 研究總監兼 IBM 院士 Jay Gambetta 表示，“我們相信 IBM 是唯一一家能夠快速發明和擴展量子軟件、硬件、製造和糾錯以解鎖變革性應用的公司。”
量子競賽升溫:IBM 在擁擠領域的戰略
在一個領域由於競爭架構眾多，IBM 的模塊化方法旨在首先構建可靠的基礎。 IBM 的公告是在激烈的競爭環境中發布的。
就在上個月，谷歌聲稱它已經實現了“可驗證的量子優勢”，而競爭對手 Quantinuum 最近推出了其 98 量子位 Helios 系統，它稱之為世界上最精確的商用量子計算機。
IBM 的戰略與這些競爭對手以及微軟和亞馬遜等其他公司形成鮮明對比，後者正在追求不同的量子位技術。
藍色巨人專注於通過設計更好的連接性和開發可在混合經典量子系統上運行的強大糾錯框架來完善其超導量子位。
應對量子位不穩定的根本挑戰是全行業的努力。普林斯頓大學最近取得的一項與 IBM 的工作無關的突破說明了這個問題的重要性。
該校的研究人員開發了一種新的量子位設計，其穩定性比當前行業標準長 15 倍。
普林斯頓大學的 Andrew Houck 對總體進展進行了評論，表示:“這一進步將量子計算從僅僅可能的領域帶入了實用的領域。現在我們可以開始更快地取得進展。”
最終，IBM 的最新成功重新構建了量子競賽的關鍵部分。重點正在從原始量子位計數轉向可驗證、可重複和實用系統的工程。悉尼大學的 Stephen Bartlett 對新處理器提出了審慎的觀點，他表示:“這不是解決所有問題的靈丹妙藥……但它仍然是邁向新處理器的重要一步。這。”
通過展示可以構建和擴展容錯未來的核心組件，IBM 已經大大接近了這個未來。
