IBM 的新型「Osprey」量子處理器可顯示433 個量子位，是2021 年「Eagle」版本數量的三倍IBM 承諾從2024 年起將算力提升至1,000 個量子位元以上，並從2026 年起開發數萬個量子位元的系統。
«我們現在的使命是一個可以實現的目的地，而不是一個夢想」。 IBM 量子主管 Jay Gambetta 的這句話概括了該公司在這一領域的雄心。儘管多年來許多聲音一直在解釋這種類型的計算是一個死胡同，但 IBM 正在推出歷史上最高效的量子處理器，將上一代的量子位元數量增加了兩倍。
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Osprey 的綽號是猛禽，法語為 osprey，它是 IBM 的新冠軍。按照已經溝通了兩年多的路線圖的計劃，Osprey 在櫃檯上顯示了 433 個量子位元。就在宣布 Eagle 及其 127 個量子位元一年後，IBM（再次）信守承諾並推出了更強大的晶片。量子世界中的一個例外，它似乎正在與 IBM 一起摸索前進。
魚鷹比鷹強多少倍？假設從理論上講，每添加一個量子位，系統的能力就會增加一倍。即使你拿出計算器，你得到的數字也只是指示性的。這仍然告訴我們 IBM 量子架構威力的非凡提升——不可翻譯的“可擴展性»！最重要的是，用 Jay Gambetta 的話來說，這種力量最終將允許「用這些機器做（具體）事情」。
處理器、新電纜和未來的控制器
如果我們對 Osprey 處理器進行物理分解，我們可以說它是三合一的 Eagle 晶片。這本身就已經是一項壯舉，因為量子糾纏很重——每個添加的量子位元都可能成為系統不穩定的根源。但 Osprey 遠非只是之前晶片的簡單擴展，它受益於許多進步。無論是減少和減輕錯誤*、減少電路深度，甚至是大量軟體改進（Quiskit 開發套件的兩個新原語），IBM 都致力於所有方位角。軟體和硬體一樣，是量子系統成功的關鍵。“我們致力於速度、控制系統、量子引擎，甚至編譯”IBM 研究員 Oliver Dial 解釋。「透過利用 Eagle 獲得的經驗，我們能夠快速前進。有時我們的程式碼速度會乘以 10 »。
處理器、軟體都非常好，但 IBM 也致力於研究看起來更瑣碎的元素，例如…電纜。因為您應該知道，在量子處理器的情況下，每個量子位元的狀態必須是已知和控制的。如果說 Condor 的 27 個量子位元已經是一個挑戰，那麼 Osprey 的 433 個量子位元則代表了一個完全不同量級的挑戰。這就是 IBM 將眾多控制電纜合併為一條「超級電纜」的原因。它遠非像我們舊硬碟的 IDE 電纜那樣簡單的電線聚合，而是一件金匠，是高科技和工藝的結合，只有研究才能生產。因為任務不僅是將連接進行物理分組，還在於隔離它們以避免它們之間的訊號受到任何干擾。
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研究階段的另一個進展是控制晶片的開發。能夠在 4°K 溫度下運作的「CryoCMOS」（無論如何，也就是 -269°C）。此溫度遠高於低溫恆溫器幾微開爾文（比絕對零度高幾微度！），但遠低於傳統晶片所能承受的溫度。
目前處於原型階段的這款晶片的好處將是顯著降低量子電腦的能源成本。因為目前的系統是深淵。我們不僅要依賴冷凍系統，甚至依賴控制量子部分的「經典」組件。但最重要的是，每個量子位元控制器的功耗為 100 W。對於像 Osprey 這樣的處理器，這意味著 433 乘以 100 W！這種未來微型 CryoCMOS 晶片的前景非常廣闊，因為它每個量子位元的功耗僅為 10 mW。您可能想知道如何才能實現如此巨大的進步？很簡單，因為在量子電腦領域，還有很多東西需要發明和開發。
超越研究：建立一個完整的部門
負責量子合作的副總裁 Aparna Prabhakar 明確表達了這種情況：“量子計算機不僅僅是一場簡單的技術革命，而是整個產業的創造”。如果您像我們一樣從未創建過一個行業，那麼這項任務可能會顯得艱鉅。確實如此，但 IBM 知道方法。“要建立一個產業，我們必須創造技能、培訓學生和研究人員””，普拉巴卡爾女士繼續說道。她感到高興的是，自 2016 年以來，已有超過 46 萬用戶使用了 IBM 上線的量子運算資源。
大量的數字展示了該公司在該領域的努力。但這並不能掩蓋生態系的未來取決於一千塊磚的事實。範圍從材料物理到電纜開發，包括傳統或超導晶片。但如果路還很長，IBM有信心，而且仍然有一個非常精確的路線圖。
IBM System Two，一種新的標準量子功率計
除了在2022年底誕生Osprey之外，IBM逗明年不僅是一個處理器，而且是一台全新的電腦。或者更確切地說，是一個幾平方公尺的怪物，以一種非常平庸的方式被稱為「IBM System Two」。想像一下 20 世紀 50 年代的第一台計算機，但具有更具未來感的外觀和數位高清彩色照片而不是黑白影像。但你會看到這種類型：大櫃子，裡面有一個聖杯：低溫恆溫器。
在這個接近絕對零度的外殼的中心，有多達三個而不是一個量子處理器——沒有具體說明它們是魚鷹還是它的後繼者禿鷹。更好：系統二是一個模組化設備，可以作為三重奏工作。足以同時運行 9 個量子處理器，達到 16,632 個量子位元 - 您明白為什麼 CryoCMOS 控制器對於降低能源費用很重要，嗯？
到 2025 年將達到 4,158 個量子位元！
IBM 不懈的業績記錄無疑給多年來一直關注這個主題的新手留下了最深刻的印象。該公司不僅能夠獲得動力，而且幾乎是有節奏地這樣做，沒有拖延多年。此外，我們已經知道 IBM 明年將推出的晶片：強大的 Condor。該組件將成為第一個超過 1,000 個量子位元的組件，因為它將出現 1,121 個量子位元。
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IBM 逐年發展的架構（晶片物理尺寸越來越大）應該會在 2024 年移交給新的預平行結構，包括 Flamingo 及其 1,386 個量子位元。隨後將複製一個新的架構，但在 2025 年更進一步，採用 Kookaburra（澳洲原住民的聖鳥）的 4,158 個量子位元。
雖然從事硬體工作的工程師和研究人員將努力工作，但參與軟體環境的工程師和研究人員承諾量子應用將於同年（2025 年）正式運作。在 2026 年之後的「大躍進」之前，IBM 系統的算力成長將超過數萬個量子位元。我們最終應該看到量子電腦部署的全部能力的門檻。
