【消費電子實驗室-2022/11/17】本月 9 日，IBM 宣布了在量子硬件和軟件研發方面取得的最新進展，并闡述了公司以量子為中心的超級計算機系統的未來愿景。

圖 | IBM 量子計算機研究者合影（來源：IBM）

最值得關注的是，IBM 公司具有優質配置的量子計算機“魚鷹”（Osprey），內含的“魚鷹”芯片（Osprey chip）支持 433 量子比特位。據悉，Osprey 計算機量子比特數量是去年發布的 Eagle 計算機量子比特數量的 3 倍。

新的 Osprey 計算機可以進行復雜的量子計算。在配置方面，與去年發布的 Eagle 一樣，Osprey 之中的線路分布具有多層次。這種線路布局增強了信號傳輸和設備安裝的靈活性。

圖 | 433 量子比特的 Osprey（來源：IBM）

同時，Osprey 憑借特殊的集成濾波功能可以降噪并且使設備運行起來更穩定。另外，Osprey 的導線密度相較于以往計算機提升了百分之七十，大大降低了相關成本。

為解決 Osprey 中的糾錯問題，IBM 還同時發布了配套 Qiskit Runtime 軟件的更新版本。更新后的軟件允許用戶通過應用程序編程接口（API，Application Programming Interface）中的一個簡單選項減少錯誤計數。

此外，Osprey 運用柔性帶狀電纜替代了之前 Eagle 中使用的微波電纜。柔性帶狀電纜既可以在低溫條件下使用，也不會因為過多的熱量輸出使不同的量子比特之間發生干擾。

其次，Osprey 具有最新的控制電路，可以與量子計算機的相關設備匹配，輸出精確的信號、頻率與功率。另外，Osprey 可使同一臺設備同時控制 400 多個量子比特。

具體來講， Osprey 計算機含有可在低溫下運行的納米芯片。該芯片可以在 -269.15℃ 的低溫下發揮作用，并將電路進行了集成，借此降低設備體積與使用過程中的能量損耗。

IBM 計劃在完成研發 1000 個量子比特計算機的既定目標之后，重點推出能夠與之相匹配的量子系統 Quantum System 2。該系統擁有模塊化和靈活的量子計算架構，能將多個處理器結合到具有同一個通信鏈路的單一系統中。

圖 | 具有低溫恒溫器的 IBM Quantum System 2 配置（來源：IBM）

具體來講，系統能夠在合理的運行時間內計算出“具有 100 個量子比特和 100 個門操作的電路”的無偏可觀測值，并能夠借助 Heron 處理器降低錯誤率，可以在不到一天的時間內運行一個 100×100 的電路，產生無偏倚的結果。該系統預計在 2023 年底前推出，將為打造以量子為核心的超級計算機奠定基礎。

IBM 在官網上也發表聲明稱：“該計算機系統將在明年年底前正式投入使用，能夠通過連接其它三個量子系統構建出多達 16632 個量子比特計算系統�！�

量子計算技術在發展的同時也伴隨著安全問題。隨著量子計算機變得越來越強大，技術提供商必須采取相關措施，保護系統中的信息免受量子計算機的危害。而 IBM 同樣能夠提供相關技術和服務。

為證明IBM 具有保障量子計算機安全性的技術優勢，在峰會期間，IBM 和沃達豐公司還達成了一項合作協議，共同尋找在沃達豐的基礎設施中應用IBM 量子安全密碼學的解決方案。

綜合看來，IBM 新推出的 Osprey 芯片不僅在量子比特方面具有優勢，還在制冷、電子控制設備和布線方面進行了全方位的提升。隨著IBM 量子系統規模的不斷擴大，未來有望達到更多量子比特的既定目標。

IBM 量子計算機的研究員兼副總裁杰伊·甘貝塔（Jay Gambetta）在官網上說：“我們在量子比特方面的突破重新定義了量子計算機未來的發展趨勢。我們也稱之為以量子為中心的超級計算方式。在此過程中系統的模塊化、通信方式的升級和中間件的更新將有助于提升可變化的計算能力�！�