IBM发布量子计算芯片，但短期内还难以商业化

当地时间12月4日，IBM 在公司量子峰会上首次推出了量子计算芯片“IBM Quantum Heron”（苍鹭），这是IBM历史上第一个实用级量子处理器。

据悉，“苍鹭”处理器拥有133个固定频率量子位，超过了127个量子位的“Eagle”（老鹰）处理器。IBM表示，与“老鹰”相比，“苍鹭”处理器的设备性能提高了3至5倍，而且它的错误率创下了历史新低，比之前的量子处理器低三分之二。

图源：IBM官网

多年来，IBM一直遵循量子计算路线图，每年量子比特的数量大约翻一番。

据了解，比特是一个有0,1两个取值的东西。任何一个物体,如果它存在两种不同的状态,那么我们就可以用这两种不同的状态来实现一个比特。

目前，量子比特还没有一个简单明确的定义。正常其他的粒子的比特只有两种，就是0和1，但是量子却有无数种。可以把正常的比特比做成一个开关，只有开和关，但是量子的却是一个旋钮，可以有无数种选择。三个量子比特相当于8个经典比特的计算器同时进行平行运算，速度快了8倍！

然而，相较于传统计算机，尽管量子计算利用量子的纠缠和叠加，实现更加强大的并行计算能力，且计算速度要快得多，但这些量子态也是出了名的变化无常，出错概率很大。

为了解决这个问题，物理学界尝试通过诱导多个物理量子位（例如，每个物理量子位或单个离子编码在超导电路中）来共同编码一个信息量子位，即所谓的“逻辑量子位”。

研究人员普遍表示，最先进的纠错技术每个“逻辑量子位”需要1000多个物理量子位，一台可以进行有用计算的机器需要拥有数百万个物理量子位。

最近几个月，物理学家们对一种称为量子低密度奇偶校验（qLDPC）的替代纠错方案感到兴奋。根据IBM研究人员的预印本，该公司承诺将这一数字减少到十分之一或更少。该公司表示，现在将专注于构建芯片，该芯片设计用于在大约400个物理量子位中容纳几个qLDPC校正的量子位，然后将这些芯片联网。

麻省剑桥哈佛大学的物理学家Mikhail Lukin说，IBM预印本是“出色的理论工作”。不过，Mikhail Lukin也指出，用超导量子位实现这种方法似乎极具挑战性，甚至可能需要数年时间才能在这个平台上尝试概念验证实验。

IBM托马斯·J·沃森研究中心的凝聚态物理学家、IBM Quantum首席技术官奥利弗·戴尔表示，该公司有一个计划：将在量子芯片的设计中增加一层，以实现qLDPC方案所需的额外连接。

IBM量子研究路线图显示，到十年结束时，它将实现有用的计算，例如模拟催化剂分子的工作。奥利弗·戴尔表示：“这一直是一个梦想，也是一个遥远的梦想。”。“事实上，让它离我足够近，我们可以从今天的位置看到这条路，对我来说还是巨大的（挑战）。”

也就是说，尽管这项量子计算研究具有里程碑意义，但截至目前仍无法实现商业化。

据悉，IBM将其量子开发路线图延长10年至2033年，以构建计算、纠错能力更强大的系统。

另外，到2024年底，IBM计划在美国、加拿大、日本和德国建立八个量子计算中心，以确保研究人员广泛使用量子系统二号。