IBM豪賭以量子為中心的超級計算機

2025-01-18 | 來源: 商業新知 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

這導致了對一種名為“量子低密度奇偶校驗碼”（qLDPC碼）的代碼族的研究出現了爆炸性增長。2024年初，我們團隊發布了一種qLDPC碼，其錯誤閾值高到我們足以在近期的量子計算機上實現它；它所需的量子比特之間的連接量僅略高於現有硬件可提供的連接量。這種代碼僅需以往方法所需量子比特數量的十分之一，便能實現相同水平的糾錯。

有了這些理論進步，我們可以暢想一種在實驗可及規模上經過糾錯的量子計算機，前提是我們可以將足夠的量子處理能力連接在一起，並盡可能地利用經典計算。

要利用糾錯，並達到足夠大的規模來利用量子計算機解決與人類相關的問題，我們需要構建更大的量子處理單元，或者將多個量子處理單元連接在一起。我們還需要將經典計算與量子系統結合起來。

2023年，我們推出了一款名為IBM 量子系統二號的機器，我們可以用它開始在可擴展的量子計算系統中對錯誤緩解和糾錯進行原型開發。IBM量子系統二號依賴於更大的模塊化低溫恒溫器，因此我們可以借助短距離互連將多個量子處理器放入同一台制冷機中，然後將多台制冷機組合成一個更大的系統，這有點像在傳統超級計算機中增加更多機架。

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IBM量子系統二號發布時，我們還詳細介紹了實現願景的十年計劃。路線圖中的大部分早期硬件工作都與互連有關。目前，我們仍在開發將量子芯片連接成更大芯片（類似樂高積木）的互連，我們稱之為m-耦合器，並且還在開發在距離較遠的芯片之間傳輸量子信息的互連，稱為l-耦合器。我們希望在今年年底之前制造出m-耦合器和l-耦合器的原型。此外，根據我們新開發的糾錯代碼的要求，我們還在開發能夠連接同一芯片上距離較遠（非相鄰）的量子比特的片上耦合器。我們計劃在2026年年底之前交付這種片上耦合器。同時，我們將改進錯誤緩解技術，以便在2028年前跨7塊並行量子芯片運行一個量子程序，其中每塊芯片能夠在錯誤出現之前在156個量子比特上准確執行多達1.5萬次門操作。

我們也在繼續推進糾錯工作。我們的理論學家一直在尋找通過更少額外量子比特、更高錯誤閾值來實現更強糾錯能力的代碼。我們還必須確定最佳方法，以便操作編碼到糾錯代碼中的信息，然後實時解碼這些信息。我們希望在2028年年底之前展示這些成果。這樣我們就可以在2029年推出第一款集成了錯誤緩解和糾錯的量子計算機：能夠在200個量子比特上執行高達1億次門操作，直至出現錯誤。2033年，隨著糾錯技術的進一步發展，我們將能夠在2000個量子比特上運行10億次門操作。

雖然錯誤緩解和糾錯可清除通往全尺寸量子計算道路上的一個主要障礙，但我們認為，這不足以解決最大、最有價值的問題。因此，我們還引入了一種新的算法運行方式，其中結合了多個量子電路和分布式經典計算，將形成以量子為中心的超級計算機。