20年，近400億美元，22臺量子計算機(jī)——這些數(shù)字表明：IBM在量子計算領(lǐng)域一直是最認(rèn)真最堅定的玩家。在2019年國際消費(fèi)電子展（CES）上，IBM推出全球首臺量子計算一體機(jī)Q System One，驕傲地將其稱為“世界上第一個專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計的集成通用近似量子計算系統(tǒng)”。該系統(tǒng)包含第四代20位量子比特計算機(jī)，采用模塊化和緊湊的設(shè)計，具有超高的穩(wěn)定性，可靠性和可商用性。這意味著可能是有史以來第一次，通用超導(dǎo)量子計算機(jī)走出了實驗室。

該量子計算系統(tǒng)被保護(hù)在一個9英尺立方體，由半英寸厚的硼硅酸鹽玻璃制成的密封氣密外殼里，隔絕外接溫度和電磁波對量子計算工作的影響，并且通過將特殊固件用于管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況，實現(xiàn)系統(tǒng)自動升級，在此過程中用戶無需停機(jī)。

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這一成就被認(rèn)為是通用量子計算機(jī)里程碑式的勝利，更是IBM常年不懈嚴(yán)謹(jǐn)鉆研的結(jié)果。IBM認(rèn)為，衡量一個量子設(shè)備的性能不僅要看量子比特的數(shù)量，還要考慮量子比特的連通性（Connectivity），門的測量誤差(Measurement Errors)，相干時間(Coherence Times)的增加，設(shè)備串?dāng)_(Device Crosstalk)的減少，以及軟件對電路編譯效率(Compiler Efficiency)的改進(jìn)等多方面，因此，他們提出了一個全新的針對量子設(shè)備整體的度量標(biāo)準(zhǔn)，量子體積（Quantum Volume）。2017年，IBM便已經(jīng)使用量子比特數(shù)為5，QV為4的量子設(shè)備來提供云服務(wù)，并定下了此后每年QV翻倍增長的目標(biāo)。

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繼2018年和2019年分別實現(xiàn)8QV和16QV后，2020年又是在國際消費(fèi)電子展（CES 2020）上，IBM宣布其28位量子比特的量子計算機(jī)Raleigh已經(jīng)達(dá)到了32QV，相比前一年又翻了一倍。這一進(jìn)步被認(rèn)為是IBM在量子計算設(shè)備實現(xiàn)量子優(yōu)勢的一大標(biāo)志，團(tuán)隊表示，新系統(tǒng)的快速推出，得益于硬件設(shè)計的改進(jìn)和新的“目標(biāo)旋轉(zhuǎn)”（Target Rotary）脈沖技術(shù)。目標(biāo)旋轉(zhuǎn)增加了兩個量子糾纏操作的保真度，同時減少了相鄰量子比特的錯誤。其相關(guān)論文已發(fā)表在《Arxiv-Quantum Physics》期刊。

此后的發(fā)展更是飛速。2020年8月，IBM表示他們已經(jīng)升級其最新的27位量子比特系統(tǒng)Montreal，達(dá)到了64QV；僅4個月后，IBM量子計算副總裁Jay Gambetta在推特上宣布，其最新量子計算系統(tǒng)IBM Q System One-Montreal達(dá)到了128QV，比四個月前又翻了一倍。

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盡管在超導(dǎo)量子計算上保持領(lǐng)先，但是IBM并未局限于這個技術(shù)路線上。2021年5月，IBM與成立于2007年的美國量子硬件初創(chuàng)公司達(dá)成合作，這家公司采用中性原子 (冷原子) 技術(shù)路線制備量子比特，這一技術(shù)路線將原子冷卻到比絕對零度高出百萬分之一度的溫度，使其產(chǎn)生的振動最小，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的量子比特活動。用戶可以利用IBM的開源量子軟件開發(fā)工具包Qiskit，為ColdQuanta今年末將推出的100量子比特的冷原子量子計算機(jī)Hilbert編寫專屬應(yīng)用程序。兩家公司也表示將借由此次合作，共同開啟對冷原子量子技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用探索。

2020年9月，IBM發(fā)布了擴(kuò)展量子技術(shù)路線圖，披露其終極目標(biāo)：2023年實現(xiàn)超過1000量子比特的量子計算設(shè)備。根據(jù)路線圖，IBM計劃在2021年實現(xiàn)127個量子比特，2022年實現(xiàn)433個量子比特，2023年實現(xiàn)1121個量子比特，而后邁向百萬級量子比特。同時IBM也表示，隨著該路線圖的實現(xiàn)，容錯量子計算機(jī)將在未來十年內(nèi)實現(xiàn)。而當(dāng)下，該路線圖的核心任務(wù)是設(shè)計一個通過云部署的全棧量子計算機(jī)，以使世界各地的人們都可以對其進(jìn)行編程；進(jìn)而建造一個大型量子計算機(jī)，顛覆各行各業(yè)。

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除了對自身的超高要求，IBM更是放眼于整個行業(yè)的繁榮，意在推動量子計算整體的商業(yè)進(jìn)程。2017年12月，IBM創(chuàng)立了IBM Q Network組織，廣泛面向行業(yè)領(lǐng)袖、學(xué)術(shù)、政府研究實驗室和初創(chuàng)公司，一方面為潛在客戶提供量子計算應(yīng)用支持指導(dǎo)，共同開發(fā)各行業(yè)量子應(yīng)用；另一方面為同行提供基于云技術(shù)的多方資源對接，幫助他們與量子計算方面的專家和資源建立溝通，并提供通過IBM Cloud訪問IBM的量子系統(tǒng)和模擬器的全權(quán)限。

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截至2020年初，IBM Q Network已包括航空、汽車、銀行和金融，能源、保險、材料和電子多個行業(yè)的100多個組織，Anthem、達(dá)美航空（Delta Air Lines）、高盛（Goldman Sachs）、富國銀行（Wells Fargo）和Woodside Energy、佐治亞理工學(xué)院 、 斯坦福大學(xué)、洛斯阿拉莫斯國家實驗室等巨頭公司和頂尖研究機(jī)構(gòu)悉數(shù)在列，共同探索量子計算實際應(yīng)用。目前，IBM Q Network用戶已超過20萬，在IBM的量子系統(tǒng)和模擬器上運(yùn)行了數(shù)千億次運(yùn)算，并基于此發(fā)表了200多篇有關(guān)量子實際應(yīng)用的第三方研究論文。

2020年11月， IBM還發(fā)起一項量子計算研究方面的獎項，開放科學(xué)獎（Open Science Prize），將頒發(fā)給有能力提供開源量子解決方案的個人或團(tuán)隊，獎金總額為10萬美元。本屆要求選手采用IBM的量子系統(tǒng)，解決超導(dǎo)量子比特的量子計算中兩個重要挑戰(zhàn)：減少門錯誤和提高電路保真度。

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IBM從一開始便注重商用量子計算的市場教育工作。早在2017年，IBM便推出全球第一個收費(fèi)的量子計算云服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)讓全球的研究員在無量子計算機(jī)的情況下，接入IBM的平臺來實驗他們的量子算法。自那時起，IBM已于三星、摩根大通（J.P.Morgan Chase & Co）、巴克萊銀行（Barclays Bank）、奔馳戴姆勒等多個行業(yè)的頭部企業(yè)達(dá)成前瞻性的合作，開發(fā)量子計算在各行各業(yè)的應(yīng)用。2021年4月，IBM和知名醫(yī)療機(jī)構(gòu)克里夫蘭醫(yī)學(xué)中心（Cleveland Clinic）展開為期十年的合作，目標(biāo)是利用量子運(yùn)算和人工智能技術(shù)，研發(fā)應(yīng)對病毒的治療方法，尤其是針對新冠肺炎病毒的專門研究，以防范下一次類似的疫情大爆發(fā)。

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相信在未來，我們能看到量子計算可以應(yīng)用在交通、制藥、工業(yè)制造、零售、金融等等數(shù)不盡的領(lǐng)域，解決各種類型的難題。這將不僅顛覆商業(yè)世界，還能普惠到每一個人的生活。在IBM的規(guī)劃中，距離這一天已經(jīng)為時不遠(yuǎn)。

文：Chelsea

編輯：王珩?