全球开启量子计算芯片技术竞赛 IBM发布旗舰量子处理器Heron

前言： 近期，生成式AI和量子技术均取得了突破性进展，迎来了重要的转折点。   IBM借助其watsonx可信任的基础模型框架，成功简化了量子算法的构建方式，为实用级量子研发工作开辟了全新的道路。               IBM展示最新模块化量子处理器Heron

在日前于纽约举行的年度IBM量子峰会上，IBM宣布推出新款量子处理器IBM Condor。

其具备1121个量子比特（Q），实现了IBM在2022年5月发布的量子发展路线图目标，即在2023年之前实现1000+Q。

此外，峰会上还发布了另一款备受瞩目的量子处理器IBM Quantum Heron。

IBM宣称，Heron是全球性能最高的量子处理器，其创新性的架构将错误减少率提高了五倍。

同时，IBM还发布了基于Heron芯片的最新量子系统IBM Quantum System Two，并对量子系统的发展路线图进行了重大更新。

Heron具备133个量子比特和可调谐耦合器，与IBM之前的旗舰127量子比特Eagle处理器相比，其设备性能提升了3-5倍，并显著减少了串扰现象。

值得一提的是，Heron采用了创新的模块化架构，其基础是可调谐耦合器，与先前的量子处理器架构截然不同。

这种新架构将量子处理器与公共控制基础设施相连接，使得数据能够在多芯片环境中的量子处理单元（QPU）和其他芯片之间实现经典、实时的流动。

也就是说IBM可以通过简单地增加芯片数量来扩大量子计算机的规模，这是Heron量子处理器最大、最关键的突破。

 

将其量子开发路线图延长10年至2033年

在IBM 2023量子峰会上，IBM制定了两个路线图：硬件和软件的开发路线图和创新路线图。

新路线图不仅对未来几年的发展进行了展望，更是对IBM未来十年的量子计算计划进行了全面揭示。

从路线图上可以清晰地看到，IBM对于量子比特的未来充满信心，相信在未来的某个时刻，量子比特的限制将不再是制约量子计算机规模的关键因素。

IBM的硬件和软件开发目标明确，旨在2029年实现纠错量子计算。

为了实现这一目标，IBM已经规划出了一条清晰的路径，通过创建模块化的纠错架构，逐步实现量子计算的纠错。

在路线图中，IBM还计划使用多芯片链接在量子处理器之间建立通信，以实现更高的门计数。

从2025年的5000个门到2028年的15000个门，Flamingo处理器的门计数将逐年增长。

同时，Kookaburra处理器将在2026年证明大规模噪声抑制的可行性。

从2028年开始，这种噪声抑制与Starling处理器开始稳定增加的电路深度和量子比特计数相结合，可产生超出经典验证所能达到的纠错准确输出。

随着时间的推移，到2033年以后，以量子为中心的超级计算机将包含1000个逻辑量子比特，从而真正释放量子计算的全部能力，实现大规模商用量子计算机的目标。

全球开启量子计算芯片技术竞赛

英特尔是硅基量子比特芯片的主要玩家之一，其技术发展主要集中在硅自旋量子比特上。

英特尔在2023年6月发布了全新的量子芯片Tunnel Falls，这款芯片包含了12个硅自旋量子比特，在300毫米的硅晶圆上生产制造，每块晶圆上能够实现超过24000个量子点。

业内专家表示，英特尔的量子芯片技术的特点在于利用其原本的生产线工艺，实现了大规模集成，并通过提高比特的操控温度，从MK提升到K级，使得量子芯片的集成化加工更近一步。

亚马逊云科技（AWS）的高级副总裁Peter DeSantis在最近的一次大会上宣布，该公司在量子纠错技术上取得了重大突破。

AWS推出了一款具有前瞻性的超导量子芯片，其量子纠错效率比传统方法高出6倍。

这意味着我们可能会在未来看到商用级别的量子计算机更早地进入市场。

然而，亚马逊在构建具有纠错能力的量子计算机的道路上仍处在初级阶段。

英伟达也发布了全球首个使用GPU加速的量子计算系统DGX Quantum。该系统能够将英伟达的GPU与量子计算机连接起来，实现校准、控制、量子纠错以及混合算法等功能。

上个月，谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）团队在完善量子计算技术方面也取得了里程碑式的进展。

他们在论文中指出，通过深入研究超导量子比特，他们发现了更深层次的量子比特错误原因——泄漏态。

为了解决这一挑战，谷歌的研究人员进行了量子纠错（QEC）实验，并引入了一种名为Data Qubit Leakage Removal（DQLR）的全新量子操作，检测概率指标得到了显著改善。

结尾：

我国启科量子公司今年发布了[天算1号]模块化离子阱量子计算工程机，而玻色量子则发布了包含100个链子比特的[天工量子大脑]光量子计算机。

同时，中国科学技术大学在10月份发布了255个量子比特的[九章三号]光量子计算机，标志着我国在量子计算领域取得了重要的里程碑成果——量子霸权。

值得注意的是，尽管我国在离子阱和光量子计算机方面取得了一定的进展，但与IBM和谷歌等公司的超导量子位技术路线存在差异。

在我国，中科院旗下的本源量子走的是超导量子路线，并于今年1月交付了第一台24量子比特超导量子计算机。预计本源量子将在年底前发布新型号，并在2025年达到1024量子比特。

究竟哪条技术路线能够最终取得成功，仍需时间来验证。

审核编辑：黄飞