IBM量子芯片路線圖公布，2023超1000量子比特

近幾年各大公司，尤其是 IBM 和谷歌，正在大力投資于量子計(jì)算機(jī)的商業(yè)化競賽，這場競賽最終可能能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地解決一些問題。

目前，IBM公司的量子處理器最高為65個量子比特。

但I(xiàn)BM的公布「三年計(jì)劃」已經(jīng)規(guī)劃得非常明確：

2021年，127個量子比特

2022年，433個量子比特

2023年，1121個量子比特

與此同時，IBM的硬件路線圖處于一個未來更大任務(wù)的核心: 「設(shè)計(jì)一個通過云部署的全棧量子計(jì)算機(jī)，世界各地的任何人都可以對其進(jìn)行編程?！?/span>

擁有1000個量子比特或更多的量子計(jì)算機(jī)將能夠完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不能完成的計(jì)算，而且更加準(zhǔn)確可靠。

為了達(dá)到這一點(diǎn)，IBM 還在建造一個10英尺高、6英尺寬的全新的稀釋冷卻容器來存放這些更大的芯片，以及連接這些芯片的技術(shù)，從而建立一個類似于傳統(tǒng)芯片的多核架構(gòu)。

研究人員在設(shè)計(jì)這個龐然大物時，已經(jīng)考慮到了百萬量子比特系統(tǒng)，并且已經(jīng)開始進(jìn)行基本的可行性測試。

IBM在宣布這個路線圖的時候還做了一個深思熟慮的選擇，它把這個路線圖的重要性比作「半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的誕生」。

為了實(shí)現(xiàn)量子產(chǎn)業(yè)的最終目標(biāo)，也就是「建立一個大規(guī)模、容錯的量子計(jì)算機(jī)」，IBM可以選擇兩條不同的道路。

第一個更像是阿波羅計(jì)劃，每個人聚集在一起用十年的時間解決一個問題，把所有不同的部分聚集在一起來完成整體上的重大突破。

另一種是說，「你今天能做什么，然后發(fā)揮這種能力」，通過用戶驅(qū)動的反饋，來不斷的迭代改進(jìn)，這是一種敏捷的文化。

通過這種敏捷創(chuàng)新的機(jī)制，可以建立一個社區(qū)，制定一個進(jìn)展的路線圖。IBM堅(jiān)信這種模式可以成功。

IBM相信2023年將是這個行業(yè)的拐點(diǎn)之年，通往1121個量子比特機(jī)器驅(qū)動的道路將在整個堆棧中得到改進(jìn)。

其正在為了性能的改進(jìn)不斷地提出一些措施，其中最重要也是最雄心勃勃的措施是將錯誤率從目前的約1% 降至接近0.0001% 的水平。

如果這種情況真的發(fā)生，衡量計(jì)算機(jī)的質(zhì)量將不再是硬件的質(zhì)量，而是軟件的創(chuàng)新能力。

同時，隨著時間的推移，類似于智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)的路線會同樣出現(xiàn)在這個行業(yè)，一個由第三方廠商組成的生態(tài)系統(tǒng)將會興起。

這個行業(yè)的復(fù)雜程度正在大大增加，各個環(huán)節(jié)的參與者已經(jīng)不能什么都自己做了。反過來，這意味著生態(tài)系統(tǒng)中的各個玩家現(xiàn)在可以專注于專業(yè)化，并找出自己最擅長的領(lǐng)域。

既「疊加」又「糾纏」的量子計(jì)算機(jī)

與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中能夠表示兩種信息狀態(tài)(在二進(jìn)制代碼中表示為“0”或“1”)的比特不同，量子比特能夠同時保存多種信息狀態(tài)，這種特性稱為疊加。

這使得量子計(jì)算機(jī)能夠同時計(jì)算一個問題的許多潛在解決方案，而不僅僅是提供一個。

量子比特可以還「糾纏」在一起，即如果其中一個量子比特的狀態(tài)發(fā)生改變，那么這個對的其他量子比特的狀態(tài)也會發(fā)生改變，而不管它們之間的距離有多遠(yuǎn)。

量子計(jì)算機(jī)利用「糾纏態(tài)」和「疊加態(tài)」，并賦予它們處理能力，處理能力隨著機(jī)器中量子比特的數(shù)量而呈指數(shù)增長。

但是隨著一個系統(tǒng)中量子比特的增加，計(jì)算機(jī)出錯的速率也會增加。

IBM 的Jay Gambetta表示，團(tuán)隊(duì)今天面臨的最大挑戰(zhàn)是，如何在保證足夠長的時間內(nèi)控制這些量子比特的大型系統(tǒng)，同時避免足夠多的錯誤，以便運(yùn)行未來量子應(yīng)用所需的復(fù)雜量子電路。

目前來說，現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)的錯誤率比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)還高得多，因?yàn)楹茈y維持一個量子比特的疊加態(tài)。

不只IBM，大公司都想率先實(shí)現(xiàn)「量子霸權(quán)」

量子霸權(quán)就是指在某些特定的測試案例上，量子計(jì)算機(jī)可以超越所有的經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

谷歌

去年9月20日，Google一份內(nèi)部研究報(bào)告顯示，其研制的量子計(jì)算機(jī)成功在3分20秒時間內(nèi)，完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需1萬年時間處理的問題，并聲稱其Sycamore量子計(jì)算機(jī)使用了53個量子比特，是全球首次實(shí)現(xiàn)「量子霸權(quán)」。

其Sycamore量子計(jì)算機(jī)使用了53個量子比特來實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。

英特爾

去年3月，英特爾宣布了一種量子計(jì)算機(jī)測試工具，該工具允許研究人員驗(yàn)證量子芯片可靠性晶圓，并檢查量子比特在構(gòu)建成全量子處理器之前是否正常工作。

對于量子計(jì)算研究人員而言，這可能是一項(xiàng)重要的節(jié)省成本和時間的技術(shù)，也是量子處理器大批量生產(chǎn)的一個步驟。

微軟

微軟在17年底宣布推出量子開發(fā)套件 – 一種名為Q＃的編程框架和語言，供尋求為量子計(jì)算機(jī)編寫應(yīng)用程序的開發(fā)人員使用。

去年2月，微軟還推出了微軟量子網(wǎng)絡(luò) – 一個致力于量子應(yīng)用和硬件的機(jī)構(gòu)和個人網(wǎng)絡(luò)。

微軟表示其量子開發(fā)套件已被下載100,000次，并且它將開源其Q＃語言，編譯器和量子模擬器。

百度

百度于2018年3月宣布成立量子計(jì)算研究所，該計(jì)劃的重點(diǎn)是量子信息理論和量子計(jì)算。百度的主要業(yè)務(wù)之一是搜索引擎，而搜索大量數(shù)據(jù)正是量子計(jì)算的潛力之一。

量子計(jì)算，最終誰能拔得頭籌讓我們拭目以待。

中關(guān)村軟件園20周年，品牌活動“創(chuàng)新之源”大會再升級！9月22日，2020創(chuàng)新之源大會 —“科技力量創(chuàng)變未來”在中關(guān)村軟件園國際會議中心召開。

大會由中關(guān)村軟件園主辦，中關(guān)村軟件園孵化器、新智元、北京銀行共同承辦，邀請到清華大學(xué)副校長、北京量子信息科學(xué)研究院院長薛其坤院士，清華大學(xué)電子工程系主任、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長汪玉，科大訊飛聯(lián)合創(chuàng)始人、訊飛創(chuàng)投董事長徐景明，搜狗公司CEO王小川，網(wǎng)易集團(tuán)副總裁、網(wǎng)易有道CEO周楓，達(dá)闥科技創(chuàng)始人兼CEO黃曉慶，浪潮信息副總裁、浪潮AI&HPC總經(jīng)理劉軍 ，騰訊自動駕駛業(yè)務(wù)中心總經(jīng)理蘇奎峰，新智元創(chuàng)始人兼CEO楊靜等重磅嘉賓出席。

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