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雄心勃勃的IBM定标量子计算机硬件路线图

作者: 精装之家 来源: 精装之家 发布时间: 2021年02月20日 23:09:57

  早在1969年,人类就克服了前所未有的技术障碍,创造了历史:我们把自己的两个人放到月球上,并将他们安全地送回月球。

  

雄心勃勃的IBM定标量子计算机硬件路线图


  今天的计算机是有能力的,但当它准确地捕捉到我们宇宙中最美好的细节时,无疑是地球的束缚。如果你把你的思维局限于你所知道的计算世界,那么建立一个真正捕捉原子行为的装置--并利用这些行为来解决我们这个时代一些最具挑战性的问题--似乎是不可能的。但就像登月一样,我们的最终目标是进入一个超越经典计算机可能的领域:我们想要建造一台大规模的量子计算机。未来的量子计算机将填补经典计算机停滞不前的空白,控制原子的行为,以便在各个行业运行革命性的应用程序,产生改变世界的材料,或者改变我们的工作方式。

  

雄心勃勃的IBM定标量子计算机硬件路线图


  今天,我们正在发布路线图,我们认为它将把我们从今天的噪音小规模的设备带到未来的百万比特设备。我们的团队正在开发一套可伸缩的、越来越大的、更好的处理器,它有一个1000多个量子位设备,名为IBM量子秃鹰,目标是2023年年底。为了容纳比秃鹰更大的设备,我们正在开发一款比目前任何商用设备都要大的稀释冰箱。由于业界领先的知识、多学科的团队和敏捷的方法改进了这些系统的每一个元素,这个路线图使我们走上了一条通向未来百万多位处理器的道路。

  一直以来,我们的硬件路线图处于一个更大使命的核心:设计一台通过云部署的全堆栈量子计算机,世界各地的任何人都可以编程。

  

雄心勃勃的IBM定标量子计算机硬件路线图


  

IBM量子小组的成员正在研究如何控制越来越大的量子位系统,时间足够长,错误也很少,以便运行未来量子应用程序所需的复杂计算。信用:IBM的周康妮

  IBM量子团队建立了量子处理器--依赖于基本粒子数学的计算机处理器,以扩大我们的计算能力,运行量子电路而不是数字计算机的逻辑电路。我们用人工原子的电子量子态来表示数据,这种量子态被称为超导跨金属量子比特,这些量子比特被微波脉冲序列连接和操纵,以运行这些电路。但是由于与外界的相互作用,量子位元很快就会忘记它们的量子态。我们的团队今天面临的最大挑战是如何控制这些量子比特的大系统足够长,而且误差很小,以运行未来量子应用所需的复杂量子电路。

  自本世纪初以来,IBM一直在探索超导量子比特,增加相干时间,减少误差,从而在2010年代初启用多量子比特设备。从量子位到编译器,系统各个层面的不断完善和进步,使我们得以在2016年将第一台量子计算机投入云中。我们为我们的工作感到自豪。今天,我们在ibm Cloud上为客户和公众维护了20多个稳定的系统,包括我们的5 qubit ibm量子金丝雀处理器和27 qubit ibm量子猎鹰处理器我们最近在其中一个上运行了足够长的量子电路来声明量子体积64。

  这一成就并不是建立更多量子位元的问题;相反,我们对编译器进行了改进,改进了两个量子位门的校准,并根据微波脉冲的调整对噪声处理和读出进行了升级。所有这一切的基础是硬件与世界领先的设备标准,以独特的工艺,以允许可靠的产量。

  在我们努力改进我们较小的设备的同时,我们还将吸取的许多经验教训纳入到扩展到更大系统的积极路线图中。事实上,这个月我们悄悄地发布了我们的65量子位ibm量子蜂鸟处理器IBMQ网络各位议员。该设备具有8:1的读出复用功能,这意味着我们将读出信号从8个量子位合并为一个,减少了读出所需的总布线量和组件,提高了我们的扩展能力,同时保留了猎鹰处理器产生的所有高性能特性。我们已经大大减少了相关控制系统中的信号处理延迟时间,为即将到来的反馈和前馈系统功能做准备,在量子电路运行时,我们将能够根据经典条件控制量子比特。

  明年,我们将推出我们的127量子位IBM量子鹰处理器。为了超越100位的里程碑,Eagle提供了几个升级功能:关键是,通过硅通道(TSVs)和多级布线可以有效地扇出大量的经典控制信号,同时保护隔离层中的量子位,以保持较高的一致性时间。同时,我们已经实现了连接性和减少串扰误差的微妙平衡,我们采用固定频率的方法来实现由Falcon引入的两个量子比特门和六角形量子比特排列。这个量子位布局将允许我们实现去年我们的团队首次发布的“重六角形”纠错代码,因此当我们扩大物理量子位数时,我们还可以探索它们如何作为经过错误修正的逻辑量子位元一起工作--我们设计的每个处理器都考虑到了容错因素。

  

使用Eagle处理器,我们还将引入并发的实时经典计算功能,这将允许执行更广泛的量子电路和代码系列。