IBM將制定“百萬(wàn)以上”量子位芯片

IBM是爭(zhēng)奪在量子計(jì)算新興領(lǐng)域中地位的公司之一，已經(jīng)制定了開(kāi)發(fā)最多1000量子位的通用量子計(jì)算機(jī)的路線圖。IBM聲稱，即使這個(gè)代號(hào)為Quantum Condor（量子禿鷹）的1000量子位CPU僅僅是個(gè)開(kāi)始，在未來(lái)的某個(gè)未指定的時(shí)間點(diǎn)，他們將制定“百萬(wàn)以上”量子位芯片。

為了制造Quantum Condor芯片及其后續(xù)產(chǎn)品，IBM正在投資一個(gè)稀釋冰箱（dilution refrigerator ），該冰箱比以前任何用來(lái)處理冷卻的冰箱都大。稀釋冰箱可以通過(guò)使用氦3和（helium-3）氦4（helium-4）同位素將設(shè)備冷卻至2毫開(kāi)爾文（milliKelvin ）。 就在本月，IBM發(fā)布了其65量子位的Quantum Hummingbird系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了諸如8：1讀出多路復(fù)用的功能，這意味著將8個(gè)量子位的信號(hào)進(jìn)行組合以降低布線的復(fù)雜性并改善縮放比例。該公司聲稱，它將在明年發(fā)布Quantum Eagle，它具有多達(dá)127個(gè)量子比特和包括硅通孔（TSV）和多層布線在內(nèi)的創(chuàng)新技術(shù)，以支持扇出“經(jīng)典”控制信號(hào)，同時(shí)將量子比特保存在單獨(dú)的，保護(hù)層。Quantum Eagle將實(shí)現(xiàn)IBM稱之為“重六角形”（“heavy hexagon）的新拓?fù)?，它包括一種內(nèi)置的錯(cuò)誤保護(hù)形式，IBM認(rèn)為，隨著系統(tǒng)中量子量子位的數(shù)量不斷增加，這將是必不可少的。

IBM較早的“ Q System One”是世界上第一臺(tái)基于電路的商業(yè)量子計(jì)算機(jī)。 在Eagle之后，IBM的目標(biāo)是在2022年推出433比特的IBM Osprey。關(guān)于Osprey的改進(jìn)，IBM說(shuō)得并不十分詳細(xì)，但是IBM的簡(jiǎn)要說(shuō)明指出：“這個(gè)芯片更高效，擁有更密集的控件和超低溫基礎(chǔ)設(shè)施，這將確保擴(kuò)展處理器不會(huì)犧牲性能。我們各自的量子比特，引入更多的噪聲源，或占用太大的空間?！? 這意味著Osprey將較之Eagle大幅提升，但將重點(diǎn)放在支持這種擴(kuò)大的改進(jìn)上，而不是對(duì)核心體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行額外的根本性改變。 到2023年，IBM將發(fā)布IBM Quantum Condor，這是一款1,123量子比特的設(shè)備，以一只大清道夫小鳥的名字命名。IBM計(jì)劃在1123量子比特系統(tǒng)中引入某種激進(jìn)式冷卻解決方案，但該公司尚未宣布，那么我們假設(shè)選擇這個(gè)名稱是為了聽(tīng)起來(lái)很酷，而不是暗示采用禿鷹選擇的常規(guī)散熱方法。

“我們將Condor視為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這是一個(gè)里程碑，標(biāo)志著我們能夠?qū)嵤┘m錯(cuò)和擴(kuò)展設(shè)備的能力，同時(shí)又足夠復(fù)雜以探索潛在的量子優(yōu)勢(shì)，我們可以在量子計(jì)算機(jī)上比在量子計(jì)算機(jī)上更有效地解決問(wèn)題。世界上最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)?！?IBM寫道。 量子霸權(quán)的是承認(rèn)現(xiàn)代量子計(jì)算機(jī)盡管理論上能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快幾十至幾千年來(lái)執(zhí)行某些計(jì)算，但仍處于起步階段。Google去年宣布已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Quantum Advantage（也稱為Quantum Supremacy），但我們尚未實(shí)現(xiàn)科學(xué)家最感興趣的那種問(wèn)題。量子計(jì)算機(jī)正變得足夠復(fù)雜，無(wú)法進(jìn)行有用的工作，而這正是IBM希望通過(guò)其各種Quantum birds實(shí)現(xiàn)的長(zhǎng)期目標(biāo)。 IBM在最后指出，它已經(jīng)建造了一個(gè)10英尺高，6英尺寬的“金眼”稀釋冰箱，打算一天內(nèi)安裝一臺(tái)百萬(wàn)量子比特的機(jī)器。該公司寫道：“最終，我們構(gòu)想出一個(gè)未來(lái)，量子互連將鏈接稀釋冰箱，每個(gè)冰箱都擁有一百萬(wàn)個(gè)量子比特，就像Intranet鏈接超級(jí)計(jì)算處理器一樣，將創(chuàng)建一個(gè)能夠改變世界的大規(guī)模并行量子計(jì)算機(jī)?！? 有人可能會(huì)說(shuō)，這就像大型機(jī)一樣。但在IBM看來(lái)，在集中式計(jì)算方面，未來(lái)可能看起來(lái)像遙遠(yuǎn)的過(guò)去。 IBM只是一家致力于量子技術(shù)的公司，Google，Intel和D-Wave都在這個(gè)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，盡管D-Wave的機(jī)器是量子退火爐，而不是通用量子計(jì)算機(jī)。但如果IBM能夠遵守時(shí)間表，那么我們應(yīng)該能夠看到到2020年代中期量子計(jì)算機(jī)實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

原文標(biāo)題：IBM公布量子芯片路線圖，計(jì)劃到2023年實(shí)現(xiàn)1000-Qubit芯片

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