當地時間12月4日,IBM 在公司量子峰會上首次推出了量子計算芯片“IBM Quantum Heron”(蒼鷺),這是IBM歷史上第一個實用級量子處理器。
據悉,“蒼鷺”處理器擁有133個固定頻率量子位,超過了127個量子位的“Eagle”(老鷹)處理器。IBM表示,與“老鷹”相比,“蒼鷺”處理器的設備性能提高了3至5倍,而且它的錯誤率創下了歷史新低,比之前的量子處理器低三分之二。

圖源:IBM官網
多年來,IBM一直遵循量子計算路線圖,每年量子比特的數量大約翻一番。
據了解,比特是一個有0,1兩個取值的東西。任何一個物體,如果它存在兩種不同的狀態,那么我們就可以用這兩種不同的狀態來實現一個比特。
目前,量子比特還沒有一個簡單明確的定義。正常其他的粒子的比特只有兩種,就是0和1,但是量子卻有無數種。可以把正常的比特比做成一個開關,只有開和關,但是量子的卻是一個旋鈕,可以有無數種選擇。三個量子比特相當于8個經典比特的計算器同時進行平行運算,速度快了8倍!
然而,相較于傳統計算機,盡管量子計算利用量子的糾纏和疊加,實現更加強大的并行計算能力,且計算速度要快得多,但這些量子態也是出了名的變化無常,出錯概率很大。
為了解決這個問題,物理學界嘗試通過誘導多個物理量子位(例如,每個物理量子位或單個離子編碼在超導電路中)來共同編碼一個信息量子位,即所謂的“邏輯量子位”。
研究人員普遍表示,最先進的糾錯技術每個“邏輯量子位”需要1000多個物理量子位,一臺可以進行有用計算的機器需要擁有數百萬個物理量子位。
最近幾個月,物理學家們對一種稱為量子低密度奇偶校驗(qLDPC)的替代糾錯方案感到興奮。根據IBM研究人員的預印本,該公司承諾將這一數字減少到十分之一或更少。該公司表示,現在將專注于構建芯片,該芯片設計用于在大約400個物理量子位中容納幾個qLDPC校正的量子位,然后將這些芯片聯網。
麻省劍橋哈佛大學的物理學家Mikhail Lukin說,IBM預印本是“出色的理論工作”。不過,Mikhail Lukin也指出,用超導量子位實現這種方法似乎極具挑戰性,甚至可能需要數年時間才能在這個平臺上嘗試概念驗證實驗。
IBM托馬斯·J·沃森研究中心的凝聚態物理學家、IBM Quantum首席技術官奧利弗·戴爾表示,該公司有一個計劃:將在量子芯片的設計中增加一層,以實現qLDPC方案所需的額外連接。
IBM量子研究路線圖顯示,到十年結束時,它將實現有用的計算,例如模擬催化劑分子的工作。奧利弗·戴爾表示:“這一直是一個夢想,也是一個遙遠的夢想。”。“事實上,讓它離我足夠近,我們可以從今天的位置看到這條路,對我來說還是巨大的(挑戰)。”
也就是說,盡管這項量子計算研究具有里程碑意義,但截至目前仍無法實現商業化。
據悉,IBM將其量子開發路線圖延長10年至2033年,以構建計算、糾錯能力更強大的系統。
另外,到2024年底,IBM計劃在美國、加拿大、日本和德國建立八個量子計算中心,以確保研究人員廣泛使用量子系統二號。