天天微动态丨IBM欲建造10万量子比特的量子计算机，或在10年之内问世

2022年年底，刷新了量子计算系统的记录，其处理器包含 433 个量子比特（量子信息处理的基本单位）。现在，该公司已经定下了一个更大的目标：一台拥有 10 万量子比特、计划在 10 年内问世的机器。

于近日宣布了这一消息。该公司将与东京大学和芝加哥大学合作，发起一项 1 亿美元的计划，推动量子计算进入大规模运行阶段，该技术可能有潜力解决标准超级计算机无法解决的紧迫问题。

或者至少现有超算无法单独解决的问题。一个想法是，10 万量子位比特的量子计算机将与最好的“经典”超级计算机一起工作，在药物发现、肥料生产、电池性能和许多其他应用方面实现新的突破。“我称之为以量子为中心的超级计算机，” 的量子副总裁杰伊·甘贝塔（）在一次现场采访中说道。

(资料图片仅供参考)

（来源：STEPHANIE ARNETT/MITTR | ）

量子计算利用基本粒子的独特特性来储存和处理信息：电子、原子和小分子可以同时以多种能量状态存在，这种现象被称为叠加，粒子的状态可以相互联系或纠缠。这意味着信息可以以全新的方式进行编码和操纵，为许多经典计算架构下不可能完成的计算任务打开了大门。

到目前为止，量子计算机还不能超越标准超级计算机。这在很大程度上是因为它们没有足够的量子比特，而且因为系统很容易被环境中的微小扰动破坏——物理学家称之为噪声。

研究人员一直在探索如何处理噪声，但许多人预计，量子系统必须大幅扩展才能真正有用，这样他们才能将大部分量子比特用于校正噪声引起的误差。

并不是第一个有如此雄心的公司。表示，其目标是在 21 世纪末实现 100 万个量子比特，尽管除开纠错以外只有 1 万个量子比特可用于计算。总部位于美国马里兰州的 计划在 2028 年前实现 1024 个“逻辑量子比特”的运算，每个逻辑量子比特将包括 13 个物理量子比特组成的纠错电路。与一样，总部位于美国帕洛阿尔托的 也计划建造一台百万量子比特的量子计算机，但它没有透露其时间线或纠错要求。

由于这些要求，高调宣传物理量子比特的数量有点转移注意力的意味——它们是如何构建的技术细节至关重要，这些细节会影响它们对噪声的弹性和操作易用性等因素。相关公司通常会提供额外的性能指标，如“量子量”和“算法量子比特”的数量。在未来十年，纠错、量子比特性能和软件主导的错误“缓解”方面的进步，以及不同类型量子比特之间的主要区别，将使这场竞赛变得日渐白热化。

表示，该行业还需要更多的“量子计算科学家”，对于创造机器的物理学家、和希望设计并实现有用算法的开发人员之间的分歧，这些“量子计算科学家”可以起到弥合的作用。

在量子机器上运行的软件也将是至关重要的。说：“我们希望尽快建立起这个行业，最好的方法是让人们开发与我们的经典软件库类似的软件。”

他表示，这就是为什么 在过去几年里一直致力于向学术研究人员提供其系统的原因： 的量子处理器可以通过云使用定制的接口来工作，而这些接口只需要对量子计算的技术细节有最低的了解。他说，已经有大约 2000 篇关于使用该公司量子设备进行实验的研究论文：“对我来说，这个迹象表明创新正在发生。”

这并不能保证为这个项目指定的 1 亿美元将足以实现 10 万量子比特的目标。“这肯定是有风险的，”说。

新加坡量子软件开发商 的 CEO 乔·菲茨西蒙斯（）对此表示赞同。他说：“这不太可能是一个一帆风顺的旅程。”

但是，他补充道，这是一个必须承担的风险：该行业必须面对失败的恐惧，并努力克服大规模量子计算面临的技术挑战。说， 的计划似乎是合理的，尽管有很多潜在的障碍。他说：“在这种规模下，控制系统将是一个限制因素，需要大幅发展，以合理有效的方式支持如此大量的量子比特。”

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