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官宣！IBM计划2023年打造超1000量子比特计算机

2020 年 9 月 22 日 新智元

新智元报道

编辑：QJP、白峰

【新智元导读】IBM 首次公布了其量子计算硬件的未来路线图。到2023年底，IBM将建立一个超过1000个量子比特的量子计算机，其中逻辑量子比特在10到50个之间。「2020创新之源大会将于9月22日在中关村软件园召开，详细信息见文末海报，欢迎报名！」

IBM量子芯片路线图公布，2023超1000量子比特

近几年各大公司，尤其是 IBM 和谷歌，正在大力投资于量子计算机的商业化竞赛，这场竞赛最终可能能够比传统计算机更快地解决一些问题。

目前，IBM公司的量子处理器最高为65个量子比特。

但IBM的公布「三年计划」已经规划得非常明确：

2021年，127个量子比特

2022年，433个量子比特

2023年，1121个量子比特

与此同时，IBM的硬件路线图处于一个未来更大任务的核心: 「设计一个通过云部署的全栈量子计算机，世界各地的任何人都可以对其进行编程。」

拥有1000个量子比特或更多的量子计算机将能够完成传统计算机不能完成的计算，而且更加准确可靠。

为了达到这一点，IBM 还在建造一个10英尺高、6英尺宽的全新的稀释冷却容器来存放这些更大的芯片，以及连接这些芯片的技术，从而建立一个类似于传统芯片的多核架构。

研究人员在设计这个庞然大物时，已经考虑到了百万量子比特系统，并且已经开始进行基本的可行性测试。

IBM在宣布这个路线图的时候还做了一个深思熟虑的选择，它把这个路线图的重要性比作「半导体产业的诞生」。

为了实现量子产业的最终目标，也就是「建立一个大规模、容错的量子计算机」，IBM可以选择两条不同的道路。

第一个更像是阿波罗计划，每个人聚集在一起用十年的时间解决一个问题，把所有不同的部分聚集在一起来完成整体上的重大突破。

另一种是说，「你今天能做什么，然后发挥这种能力」，通过用户驱动的反馈，来不断的迭代改进，这是一种敏捷的文化。

通过这种敏捷创新的机制，可以建立一个社区，制定一个进展的路线图。IBM坚信这种模式可以成功。

IBM相信2023年将是这个行业的拐点之年，通往1121个量子比特机器驱动的道路将在整个堆栈中得到改进。

其正在为了性能的改进不断地提出一些措施，其中最重要也是最雄心勃勃的措施是将错误率从目前的约1% 降至接近0.0001% 的水平。

如果这种情况真的发生，衡量计算机的质量将不再是硬件的质量，而是软件的创新能力。

同时，随着时间的推移，类似于智能手机产业的路线会同样出现在这个行业，一个由第三方厂商组成的生态系统将会兴起。

这个行业的复杂程度正在大大增加，各个环节的参与者已经不能什么都自己做了。反过来，这意味着生态系统中的各个玩家现在可以专注于专业化，并找出自己最擅长的领域。

既「叠加」又「纠缠」的量子计算机

与传统计算机中能够表示两种信息状态(在二进制代码中表示为“0”或“1”)的比特不同，量子比特能够同时保存多种信息状态，这种特性称为叠加。

这使得量子计算机能够同时计算一个问题的许多潜在解决方案，而不仅仅是提供一个。

量子比特可以还「纠缠」在一起，即如果其中一个量子比特的状态发生改变，那么这个对的其他量子比特的状态也会发生改变，而不管它们之间的距离有多远。

量子计算机利用「纠缠态」和「叠加态」，并赋予它们处理能力，处理能力随着机器中量子比特的数量而呈指数增长。

但是随着一个系统中量子比特的增加，计算机出错的速率也会增加。

IBM 的Jay Gambetta表示，团队今天面临的最大挑战是，如何在保证足够长的时间内控制这些量子比特的大型系统，同时避免足够多的错误，以便运行未来量子应用所需的复杂量子电路。

目前来说，现在的量子计算机的错误率比传统计算机还高得多，因为很难维持一个量子比特的叠加态。

不只IBM，大公司都想率先实现「量子霸权」

量子霸权就是指在某些特定的测试案例上，量子计算机可以超越所有的经典计算机。

谷歌

去年9月20日，Google一份内部研究报告显示，其研制的量子计算机成功在3分20秒时间内，完成传统计算机需1万年时间处理的问题，并声称其Sycamore量子计算机使用了53个量子比特，是全球首次实现「量子霸权」。

其Sycamore量子计算机使用了53个量子比特来实现量子霸权。

英特尔

去年3月，英特尔宣布了一种量子计算机测试工具，该工具允许研究人员验证量子芯片可靠性晶圆，并检查量子比特在构建成全量子处理器之前是否正常工作。

对于量子计算研究人员而言，这可能是一项重要的节省成本和时间的技术，也是量子处理器大批量生产的一个步骤。

微软

微软在17年底宣布推出量子开发套件 – 一种名为Q＃的编程框架和语言，供寻求为量子计算机编写应用程序的开发人员使用。

去年2月，微软还推出了微软量子网络 – 一个致力于量子应用和硬件的机构和个人网络。

微软表示其量子开发套件已被下载100,000次，并且它将开源其Q＃语言，编译器和量子模拟器。

百度

百度于2018年3月宣布成立量子计算研究所，该计划的重点是量子信息理论和量子计算。百度的主要业务之一是搜索引擎，而搜索大量数据正是量子计算的潜力之一。

量子计算，最终谁能拔得头筹让我们拭目以待。

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