IBM發表量子電腦發展路線圖！2023年推出1121量子位處理器

2019年9月18日，IBM在紐約舉行了新量子電腦中心開幕儀式，並推出全球首台53位量子電腦。

2020年9月15日，恰好過去一年，IBM宣布了其量子電腦技術路線圖，而這也是其首次公布未來量子電腦硬體的規劃。

IBM表示，正朝著在2023年年底前，研製出超過1000位的量子處理器的目標努力，有朝一日還將推出超過一百萬位的處理器。

量子電腦的核心

1969年，人類克服了前所未有的技術阻礙，首次登上月球、創造歷史。時至今日，人類卻依舊無法自如地用電腦，精確捕捉浩渺宇宙中最為精細的部分。

正如IBM所說：「如果把思維侷限於我們所知道的運算世界中，建造一個能真正捕捉原子運動的裝置，用以解決我們這個時代最具挑戰性的問題，幾乎是天方夜譚。」

但正如登月一般，研究人員的一個宏大目標是，製造出一台，能夠超越傳統電腦的大型量子電腦。

本質上講，所謂量子電腦就是將量子力學和運算理論結合，充分利用量子的疊加、糾纏、干涉等特性，展現出強大的運算能力。

而研製量子電腦，核心就是量子級電腦處理器，它能夠幫助量子電腦進行高速運算、處理量子訊息。

具體來講，量子處理器依靠基本粒子的數學運算來擴展運算能力，運行的電路為量子電路，並非數位電腦的邏輯電路。用人造原子的電子量子態來表示數據，被稱為超導跨子量子位（superconducting transmon qubits），這些量子位通過微波脈衝序列連接和操縱，以便運行量子電路。

但存在一個問題，由於與外界的相互作用，量子位很快就會忘記它們的量子態。

對此，IBM 表示：「我們團隊當前面臨的最大挑戰是，如何在錯誤率較低的前提下，在足夠長的時間內控制這些量子位系統，從而保證未來量子應用所需的複雜量子電路能夠正常運行。」

三年後推出1121量子位處理器

基於上述目標與挑戰，IBM向外公開了其量子電腦技術路線圖。

目前，IBM量子處理器已達到65位。

據IBM稱，就在本月，量子團隊向IBM Q Network成員發表了65位處理器，即「IBM量子蜂鳥」（IBM Quantum Hummingbird）。基於該處理器，8個量子位的讀出訊號可以合併成一個，讀出所需的佈線、組件總量因而減少。

IBM未來的大致計劃如下：

值得一提的是，2023年將推出的IBM量子禿鷹處理器，將在前幾代處理器的基礎之上，繼續降低關鍵的兩個量子位誤差，以便更好地運行量子電路。

按照IBM的說法：「IBM量子禿鷹處理器，既是一個轉折點也是一個里程碑。這款處理器標誌著我們有能力進行糾錯、有能力擴大量子設備規模。同時它也足夠複雜，能夠探索潛在的量子優勢，量子電腦將比全球最先進的超算，更為有效地解決問題。」

據介紹，IBM團隊目前正在：

IBM的一個最終設想是，將量子互聯連接稀釋冷卻箱，每個冷卻箱都有一百萬個量子位，就像內聯網連接超級電腦處理器一樣，創造出一個能夠改變世界的大規模並行量子電腦。

量子電腦會帶來怎樣的革新？

雖然量子電腦還處於初級發展階段，但包括IBM在內的眾多巨頭早就開始了探索。

早在本世紀10年代，IBM就通過增加相干時間、減少誤差，實現了多量子位電腦。而IBM的一個目標是，讓量子電腦的性能，每年至少翻一倍。

2016年，通過從量子位到編譯器、再到系統各層次的不斷改進，IBM推出了5位量子電腦。

2017年，IBM取得重大進展，20位的量子電腦問世，同時IBM還建構了50位量子電腦原理樣機。同年，IBM簽署了包括公司、學術機構和國家研究實驗室在內的眾多IBM Q網路合作夥伴，旨在建立一個量子電腦生態系統。

2019年年初舉行的CES上，IBM推出了IBM Q System One，即全球首個專為科學和商業用途設計的集成通用近似量子電腦系統。

2019年9月18日，IBM舉行了新量子電腦中心開幕儀式，新中心配備了5台20位量子電腦。不久後，IBM還推出第一台53位量子電腦，這也是當時可供外部使用的最大通用量子電腦。

今年5月有外媒報導稱，擁有雄厚資金和技術實力的IBM，已經擁有了18台量子電腦。

當前巨頭之間的量子電腦競爭不斷加速，但量子電腦仍面臨著巨大挑戰，量子電腦未來將會帶來怎樣的革新，我們拭目以待。