IBM宣布其最新的127量子比特(量子位)在2021年IBM量子峰会上展示“鹰”处理器,该年度活动展示了量子硬件、软件和量子生态系统增长方面的里程碑。“鹰”处理器在利用基于量子物理的设备的巨大计算潜力方面取得了突破。它预示着硬件发展的转折点,即量子电路无法在经典计算机上精确可靠地模拟。IBM还预览了下一代量子系统IBM量子系统2的计划。

量子计算利用亚原子水平物质的基本量子性质,提供了极大提高计算能力的可能性。量子计算的基本计算单元是量子电路,量子电路将量子位排列成量子门和测量。量子处理器拥有的量子位越多,它所能运行的量子电路就越复杂、越有价值。

IBM最近发布了量子计算的详细路线图,包括扩展量子硬件以使复杂量子电路达到量子优势的路径,在这一点上,量子系统可以显著优于经典的对应点。Eagle是这条扩张道路上的最新一步。

IBM通过三个性能属性来衡量量子计算硬件的进展:规模、质量和速度。规模是用量子处理器上的量子位的数量来衡量的,并决定了量子电路可以运行的大小。质量是通过量子体积来衡量的,描述了量子电路在真正的量子设备上运行的精度。速度是通过每秒电路层运算次数(CLOPS)来衡量的,这是IBM在2021年11月推出的一个度量标准,并捕捉到运行由大量量子电路组成的真实计算的可行性。

127量子比特鹰处理器

“鹰”是IBM开发和部署的第一款包含100多个可操作和连接的量子比特的量子处理器。此前,IBM在2020年发布了65量子比特的“蜂鸟”处理器,并在2019年发布了27量子比特的“猎鹰”处理器。为了实现这一突破,IBM研究人员在现有量子处理器的创新基础上进行了创新,例如减少错误的量子比特排列设计和减少必要组件数量的架构。Eagle利用的最新技术将控制布线放在处理器的多个物理层上,同时将量子位保持在单个层上,这使得量子位显著增加。

增加的量子比特计数将允许用户在进行实验和运行应用程序时探索复杂程度的问题,例如优化机器学习或为从能源行业到药物发现过程等领域使用的最新分子和材料建模。“鹰”是第一个IBM量子处理器,其规模使经典计算机无法可靠地模拟。事实上,在127个量子比特的处理器上,代表一个状态所需要的经典比特数超过了当今75亿人的原子总数。

IBM高级副总裁、研究部主任Darío Gil博士表示:“‘鹰’处理器的问世是量子计算机超越经典计算机应用的重要一步。”“量子计算有能力改变几乎每个领域,并帮助我们解决我们这个时代最大的问题。这就是为什么IBM继续快速创新量子硬件和软件设计,为量子工作负载和经典工作负载建立相互授权的方式,并创建一个对量子产业增长至关重要的全球生态系统。”

第一个“Eagle”处理器作为IBM Cloud上的探索性设备,用于选择IBM量子网络的成员。