量子優(yōu)勢，即量子計算機在某些任務(wù)中展現(xiàn)出勝過經(jīng)典計算機的能力。如果量子糾錯能力和量子比特數(shù)能以過去兩年那樣的發(fā)展速度持續(xù)改善，可能僅需要兩年時間量子優(yōu)勢就會展現(xiàn)出來。

這個說法是 IBM 近日在其蘇黎世研究中心舉行的量子計算活動上公布的，這是IBM繼上周在美國量子峰會上宣布其127 量子比特計算芯片“Eagle （老鷹）”之后，透露的又一項研發(fā)計劃。

這將是下一個以鳥類為命名的系列量子芯片。IBM 量子技術(shù)負責(zé)人 Zaira Nazario 表示，在其 27 量子比特芯片 Falcon（隼）?上，錯誤率在過去兩年呈指數(shù)級下降：最近第 10 版 Falcon 的錯誤率已經(jīng)低于 0.1%，而兩三年前Falcon的錯誤率還是1%。

在相干時間上，目前 IBM 的量子計算機能可靠地保持在300μs，今年有幾個測試設(shè)備能達到約 600μs，一個甚至達到了 1ms。

“將保真度再提高一個數(shù)量級，即萬分之一的錯誤率，我們就能制造出能夠運行具有數(shù)千個邏輯門的量子電路的芯片，并且具有相當(dāng)程度的可靠性。一般認為此類量子電路不可能以經(jīng)典方式進行模擬。正因為如此，我們相信，當(dāng)擁有數(shù)百個這樣的門保真度水平的量子比特系統(tǒng)時，我們將會獲得量子優(yōu)勢，”Nazario 說。

會上，IBM 還宣布了2019 年推出的Quantum System One（上圖）的繼任者——System Two。

在上圖中，我們所看到的不是量子計算機本身，而是量子計算芯片外圍的低溫和電子支持系統(tǒng)，它們位于懸浮的超低溫稀釋制冷機的腔體內(nèi)。這些系統(tǒng)還包括設(shè)置和讀取量子位狀態(tài)的微波電路，以及將問題映射到量子比特的耦合經(jīng)典計算機。

據(jù) IBM 發(fā)言人稱，由于 Eagle 芯片已達到System One內(nèi)部容納能力的極限，這就是需要籌建System Two的原因：其大小能裝得下IBM計劃中的接下來的兩代量子計算芯片：433量子比特的Osprey (魚鷹) 和 1,121 量子比特的Condor (禿鷹) 。

IBM 量子計算部門副總裁 Jay Gambetta 表示：“System Two 為我們展示了未來量子計算數(shù)據(jù)中心的樣子。其系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施具有模塊化和靈活性的設(shè)計，這將是持續(xù)擴展的關(guān)鍵。

System Two 繼承了 IBM 在量子計算和經(jīng)典計算方面的傳統(tǒng)，并在技術(shù)堆棧的各個層面都帶來了新的創(chuàng)新?！?br>

IBM 表示，System Two 的低溫技術(shù)來自芬蘭赫爾辛基的 Bluefors 最近宣布的 Kide平臺（如上圖），該平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計最大限度地提供了大型處理器所需的支持硬件空間，同時確保工程師可以輕松訪問和維修硬件。此外，它“帶來了更大的共用超低溫工作空間——可以滿足鏈接多個量子處理器的潛在需求?！?/p>

System Two 的原型機預(yù)計將于 2023 年運行。對于未來超過 1,000 量子比特的系統(tǒng)，該公司還在研發(fā)一種約 3m 高、2m 寬的稀釋制冷機，代號為“黃金眼”（Goldeneye）。Bluefors 表示：“我們的團隊在設(shè)計這個龐然大物時，考慮到了百萬量子比特系統(tǒng)的需求?！?/p>

?

編譯：王珩

編輯：慕一