IBM公开133量子位元的旗舰量子处理器Heron，性能是上一代3...

darthracer · 2024-1-17 08:55

IBM公布其最新的量子处理器发展，推出了具有1,121超导量子位元的Condor处理器，以及达到133固定频率量子位元的Quantum Heron旗舰处理器，同时IBM也将发布第一个量子运算SDK Qiskit正式版本。此外，IBM的可扩展量子运算系统Quantum System Two，也已经在纽约实验室正式运行。

IBM突破1,000量子位元障碍，发布具有1,121量子位元的Condor处理器，是一个以交叉共振闸（Cross-Resonance Gate）技术为基础，打造的超导量子位元处理器。IBM在这款处理器的芯片设计上有所突破，研究人员通过将量子位元密度提高50%，在相同的空间中容纳更多量子位元，同时在制程与芯片大小方面也都有所创新。

Condor处理器中包含了超过1.6公里的高密度低温弹性接线，这些接线被设置在单一冷却器中，能够有效连接和冷却处理器。研究人员指出，虽然IBM Condor性能与先前的433量子位元Osprey处理器相当，但是解决了规模问题，替未来量子硬件开发铺路。

除此之外，IBM也发布了目前最快的量子处理器，具有133固定频率量子位元以及可调式耦合器的Quantum Heron处理器，与之前的127量子位元的Eagle处理器相比，性能提高到3到5倍，并且几乎消除串扰（Cross-Talk），使得运算更加精准可靠，也能够让复杂的量子电路不失控，是高性能量子运算中重要的技术进展。

超导量子位元是目前最普遍的量子运算技术之一，通过利用超导材料实现量子位元的操控和量子态维持，而在Quantum Heron处理器的设计中，采用固定频率量子位元技术，该技术具有稳定且容易集成到复杂量子电路中的特性，可调式耦合器允许不同量子位元之间进行精准互动。虽然比较量子位元数，1,121超导量子位元的Condor处理器，明显高过于133固定频率量子位元的Quantum Heron处理器，这也说明了量子位元数并非唯一的性能衡量标准，而在目前的量子运算技术发展上，都有其重要性。

除了硬件的发展，IBM也致力在软件开发上，IBM提到，量子运算还需要生成和操作量子电路的高性能软件，在异构运算环境中执行混合量子古典工作流程的中介组件。量子运算SDK Qiskit便是扮演这样的角色，IBM预计在2024年2月推出1.0版本，这个正式版本相较于早期版本，在电路结构、编译时间和内存使用上，都有明显的改进。

除此之外，IBM还介绍了Qiskit Patterns和Quantum Serverless两项新技术。Qiskit Patterns是一种程序设计模板，目的是让量子程序的结构更为简单明确，替构建大规模量子算法和应用程序提供一个逻辑框架。该模板具有可组合、容器化和抽象化等特性，让用户可以从基本构建模块创建量子算法和模型。

而Quantum Serverless则是一种异构计算基础设施，支持大规模自动管理和执行Qiskit Patterns，目的要以量子运算加速企业工作流程。这些技术的发展，将会降低企业规模的量子运算应用门槛。

IBM针对可扩展量子运算所设计的系统Quantum System Two，目前搭载3个Quantum Heron处理器，已经在纽约的实验室中正式运转。该系统集成了低温基础设施、第3代控制电子设备和古典执行时服务器，构成模块化架构量子运算平台。IBM Quantum System Two预计被用于实现量子超级计算机的平行电路处理技术。