李垚

“我們離目標(biāo)越來越近了?！盜BM 研究部主任達里奧·吉爾說。

IBM在11月中旬宣布，創(chuàng)建了更強大的量子計算芯片，這是其公司多年努力的階段性成功，與之匹配的量子機器會帶來下一步的商業(yè)價值。

在紐約IBM年度量子峰會上亮相的433 量子位Osprey芯片量子位是其去年推出的 127量子位 Eagle 芯片的三倍多，IBM的目標(biāo)是在未來幾年穩(wěn)步建立這種計算能力。IBM表示會在2025 年推出超過4000量子位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將能夠比現(xiàn)有計算機更快或更準(zhǔn)確地解決一些問題，并為當(dāng)今最好的計算機提供精確的解決方案，實現(xiàn)被稱為“量子優(yōu)勢”的能力。

現(xiàn)代計算機使用二進制數(shù)字或位，可以是零或一。量子計算機使用量子比特或量子比特，它們以零和一的復(fù)雜混合的量子態(tài)表示和存儲信息。吉爾博士認為，量子計算機有朝一日可以解決的問題類型包括模擬天然材料在化學(xué)中的行為，甚至破解用于保護互聯(lián)網(wǎng)的公鑰密碼學(xué)。

此次會議中，IBM 還宣布與Vodafone GroupPLC 建立合作伙伴關(guān)系，研究抵御未來基于量子的加密威脅的方法，并推出新軟件以幫助減少量子系統(tǒng)中的錯誤。

IBM Quantum System One 位于紐約約克敦高地公司的Thomas J. Watson 研究中心，一臺量子計算機被包裹在玻璃柜體中，為了使用某些計算機，員工在進入房間之前要接受視網(wǎng)膜掃描檢查

沃森研究中心的 IBM 研究員兼 IBM Quantum 基礎(chǔ)架構(gòu)總監(jiān)Jerry Chow

IBM 并不是唯一一家在量子計算領(lǐng)域下大賭注的公司，微軟、谷歌、D-Wave System等，以及一代初創(chuàng)公司都在該領(lǐng)域推進。其中D-Wave公司雖然成立于1999年，但是首家提供實時的全堆棧量子系統(tǒng)的公司，主要提供硬件工程、后處理軟件和芯片制造，其產(chǎn)品在物流、人工智能、金融建模和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域都有應(yīng)用。D-Wave擁有一臺超過 5000 個量子位的機器，稱為退火量子計算機。分析師表示，退火爐針對的是特定問題，通常與優(yōu)化有關(guān)。

國際數(shù)據(jù)公司研究經(jīng)理兼量子計算研究負責(zé)人希瑟·韋斯特表示，隨著這些公司采用不同的方法來構(gòu)建量子機器，某些類型的計算機最終可能比其他類型的計算機更適合解決某些問題。

IBM方面勇于處理不同任務(wù)的量子計算機，稱為量子門計算機。分析師表示，在這些計算機中增加量子位的數(shù)量比在退火爐中更困難，因為每臺機器中的量子位功能不同。從理論上講，今天的人類科技能在單個芯片上放置 1000 個量子比特。困難在于，你擁有的量子比特越多，它們結(jié)果的錯誤率就越高，它們能夠維持其量子態(tài)來執(zhí)行計算的時間就越少。

IBM未來計劃，將試用其現(xiàn)有量子計算機的客戶群擴大到 210 多家公司。在過去的五六年，IBM 一直將量子計算機放在云端，以使公司、大學(xué)和個人能夠試驗這項技術(shù)。到目前為止，IBM在線擁有 20 多個系統(tǒng)，IBM 研究員兼 IBM Quantum 基礎(chǔ)設(shè)施總監(jiān) Jerry Chow表示，公司將能夠在明年第一季度開始使用Osprey芯片。

在實際應(yīng)用中，一些大型企業(yè)已經(jīng)開始邁出了第一步：IBM的客戶波音公司，正在通過云使用IBM的量子計算機來試驗與飛機腐蝕相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)建模；大眾汽車和生物科技的初創(chuàng)公司已經(jīng)通過量子計算機改善交通流量研究和識別藥物。

IBM的量子路線圖包括另外兩個階段——2023年和2024年的1121量子比特的Condor和1386量子比特的Flamingo處理器，2025年用其Kookaburra處理器進入4000量子比特階段。到目前為止，該公司總體上能夠?qū)崿F(xiàn)這一路線圖，但量子處理器中的量子比特數(shù)量顯然是一個非常大而復(fù)雜的難題。

理想情況下，想要使用這些機器的開發(fā)者不必擔(dān)心這個問題，但物理上量子比特很脆弱，很容易被溫度、雜訊或頻率的變化破壞。IBM 的方法是將他們的量子系統(tǒng)托管在圓柱形低溫冰箱中，其中一些位于該公司紐約州約克敦高地的 Thomas J. Watson 研究中心內(nèi)。

目前的措施是，通過新版本的Qiskit Runtime，開發(fā)者現(xiàn)在可以用速度換取更少的錯誤數(shù)。IBM本次還詳細介紹了其Quantum System Two，可以被看成是對外服務(wù)的IBM量子主機，它將能夠容納多個量子處理器，并將它們與高速通信鏈接整合到一個系統(tǒng)中，預(yù)計IBM將于2023年底前推出這個系統(tǒng)。