IBM推出127量子比特量子计算机：改变规则 重新定义规模、质量和速度-600学习网

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C114新闻12月3日，北京时间(余裕)IBM量子最近发布了新一代量子处理器”鹰”，它有127个量子比特。这个量子处理器的发布是整个量子生态系统中的一个重要里程碑。与此同时，它的发布也按计划进行。IBM于2019年10月发布了量子计算路线图，预计今年将达到100多个量子比特。

资料来源：IBM

127个量子位的鹰非常重要，原因如下：

·鹰是第一台拥有127个高质量量子比特的量子计算机，超过了中国”第九章第二”中的113个量子比特量子机器。

·Eagle超越了经典计算机的模拟能力-量子科学的一个未知领域。

·Eagle的架构包括许多技术改进，将帮助IBM在2023年底实现无摩擦计算的目标。

·Eagle的技术改进也是IBM未来量子处理器开发的基础(IBM计划在2022年推出433个量子比特的”Osprey”芯片和1121个量子比特”Condor”芯片)。

·Eagle是为IBM quantum System One开发的最后一款量子处理器。接下来的两代，”鱼鹰”和”秃鹰”，将用于IBM量子系统二。

在最近的技术分析师会议上，IBM量子硬件系统开发总监Jerry Chow表示， “我可以肯定地说，这是历史上最先进的量子计算芯片。事实上，它不仅已经建成，而且我们的Eagle也已经登陆。这是世界上第一个拥有超过100个量子比特的量子处理器。在这方面，它有127个量子比特排列在我们著名的重六边形晶格中。让我强调一下，它不仅是我们制造的处理器，也是一个完整的工作系统。”系统运行量子电路统一。”

Eagle芯片使用多路复用而不是一组电子设备来控制和读出每个量子比特。这减少了稀释冰箱中电线和电子设备的数量。

处理器还为所有量子位提供可扩展的接入布线，并使用3D集成将微波电路组件和布线放置在多个物理层上。

IBM Eagle 3D架构

规模.质量和速度很重要

IBM使用三个关键指标来衡量量子计算性能-规模.质量和速度。就规模而言，它通过系统中量子比特的数量来衡量其进展。此外，任何量子位都可以包含在2量子位门操作中。

衡量量子计算性能的三个关键指标：规模.质量和速度(来源：IBM)

量子比特的数量至关重要，因为它决定了量子机器能够处理的计算复杂度。扩展量子位和硬件并不容易。这是一项系统和长期的研究工作，通常会带来微小但重要的增量改进。

谈论高性能汽车的改进。你不能仅仅通过安装一套新轮胎就让汽车更快。一个竞赛科学团队将在长时间的测试中做出许多小的改变，包括燃料混合物.化油器设置.传动比.车身空气动力学.重量分布等。

IBM使用相同类型的方法来实现量子位改进和增量扩展。2019年，通过使超导约瑟夫森结更可靠，27量子比特”猎鹰”处理器将成为可能。此外，不同的量子比特晶格阵列提高了产率，减少了量子比特对量子比特的干扰。

去年，IBM发布了65个量子比特的”蜂鸟”量子处理器，它将量子读出和测量从每一个量子比特一行减少到每八个量子比特1行。这项创新为低温系统创造了更多的空间，并为其提供了空间，使其从”鹰”的65量子比特扩展到127量子比特。

资料来源：IBM

IBM认为，质量是衡量其技术所达到的足够深度的量子电路效果的标准。它使用一个称为量子体积的整体指数来衡量质量。

量子量由IBM于2017年引入。它考虑了几个因素，包括量子比特的数量.量子比特的互连模式.门和测量误差.设备串扰和电路编译器效率。量子体积还考虑了诸如ma等因素

资料来源：IBM

目前，量子计算机的能力限制了小分子的模拟。在上图的情况下，IBM计算了双原子氢化锂(LiH)分子的结合能，并在云上完成了模拟。同时，错误缓解被用于减少错误。它还使用了Qiskit Runtime，这提供了显著的速度优势。

计算需要运行48亿个量子电路，在经典计算机和量子计算机之间来回传递。这个问题被定义为一个量子电路，它由量子计算机评估，由经典计算机更新以找到最佳值，最后发送回量子计算机进行另一次运行。重复此过程，直到找到解决方案。

除了改进算法之外，硬件速度和质量在减少迭代次数方面也起着至关重要的作用。改进的处理器性能将每次算法迭代所需的重复电路运行次数减少了10倍。

质量和速度的提高带来了更好的读出和更快的量子位重置性能，将每批电路的执行时间从1000微秒减少到70微秒。

最重要的是，在这种情况下，速度在量子计算中的重要姓变得显而易见。运行48亿量子电路的需要意味着高电路重复率至关重要。

在这个实验中，只要考虑其中一个因素，就可以说明为什么量子速度是至关重要的。因为重置量子位寄存器只需要几微秒，实验可以在几个小时内完成；另一方面，如果只需要几毫秒，就需要将近一年的时间才能得到结果。很少有研究人员开始一项直到一年后才会产生结果的实验。

最后的

在最近的一次分析师会议上，IBM院士兼量子计算副总裁杰伊·甘贝塔(Jay Gambetta)表示：”我们希望通过Eagle，我们的用户将能够探索未知的计算领域，并体验实用量子计算道路上的一个关键里程碑。”

Gambetta进一步解释说，IBM希望开始关注量子位可以做的有用工作，并开始讨论性能。

就个人而言，我期待着看到研究人员使用IBM新的127量子位处理器撰写的论文。使用IBM Quantum系统的早期版本已经撰写了700多篇论文。

此外，IBM迅速采取了行动。根据其路线图上的日期，距离433量子位处理器上线仅一年。然后，12个月后，当1121量子位处理器”秃鹰”上线时，我们将享受真正的乐趣。

作者：余宇来源：C114通信网络