IBM發(fā)布了首款擁有1,000個(gè)量子比特的量子芯片

IBM發(fā)布了首款擁有1,000個(gè)量子比特的量子芯片。這相當于普通計算機中的數字位。然而，該公司表示，將轉變關(guān)注重心，專(zhuān)注于使其機器更具抗錯性，而非追求更大的芯片。

多年來(lái)，IBM一直在遵循一項量子計算路線(xiàn)圖，該路線(xiàn)圖每年大致將量子比特數量翻一番。于12月4日發(fā)布的芯片名為Condor，擁有1,121個(gè)呈蜂窩狀排列的超導量子比特。這是繼其其他創(chuàng )紀錄的以鳥(niǎo)命名的機器之后的一款，包括2021年的127比特芯片和去年的433比特芯片。

量子計算機承諾執行經(jīng)典計算機無(wú)法完成的某些計算。它們通過(guò)利用糾纏和疊加等獨特的量子現象來(lái)實(shí)現這一目標，這使得多個(gè)量子比特可以同時(shí)存在于多個(gè)集體狀態(tài)中。

但這些量子狀態(tài)也因善變而臭名昭著(zhù)，并容易出現錯誤。物理學(xué)家們試圖通過(guò)誘使幾個(gè)物理量子比特（每個(gè)比特由一個(gè)超導電路或一個(gè)個(gè)體離子編碼）共同工作，以表示一位信息的量子比特或“邏輯比特”。

作為其新方向的一部分，該公司還推出了一個(gè)名為Heron的芯片，擁有133個(gè)量子比特，但具有創(chuàng )紀錄的低錯誤率，比其先前的量子處理器低三倍。

研究人員普遍表示，最先進(jìn)的糾錯技術(shù)將需要每個(gè)邏輯比特超過(guò)1,000個(gè)物理量子比特。那么，能夠執行有用計算的機器將需要擁有數百萬(wàn)個(gè)物理量子比特。

但在最近幾個(gè)月里，物理學(xué)家們對一種名為量子低密度奇偶校驗（qLDPC）的替代糾錯方案表現出了興奮。IBM研究人員的一篇預印本表示，該方案承諾將這個(gè)數字削減至10或更少的因子。該公司表示，現在將專(zhuān)注于構建設計為容納400左右物理量子比特的少量qLDPC糾正的芯片，然后將這些芯片進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )連接。

哈佛大學(xué)物理學(xué)家Mikhail Lukin表示，IBM的預印本是“出色的理論工作”。他說(shuō)：“也就是說(shuō)，使用超導量子比特實(shí)施這種方法似乎非常具有挑戰性，而在這一平臺上進(jìn)行概念驗證實(shí)驗可能需要數年時(shí)間?！盠ukin及其合作者進(jìn)行了類(lèi)似的研究，探討了使用個(gè)體原子而不是超導環(huán)來(lái)實(shí)施qLDPC的前景。

問(wèn)題在于，qLDPC技術(shù)要求每個(gè)量子比特直接連接至少其他六個(gè)量子比特。在典型的超導芯片中，每個(gè)量子比特只連接到兩到三個(gè)鄰居。但IBM Quantum的首席技術(shù)官、凝聚態(tài)物理學(xué)家Oliver Dial表示，公司已經(jīng)制定了一個(gè)計劃：它將在其量子芯片的設計中添加一層，以允許qLDPC方案所需的額外連接。IBM今天公布的量子研究的新路線(xiàn)圖顯示，到本世紀末，它將實(shí)現有用的計算，比如模擬催化劑分子的工作。Dial表示：“這一直是夢(mèng)想，一直是一個(gè)遙遠的夢(mèng)想。實(shí)際上，它已經(jīng)足夠接近，以至于我們可以從今天的位置看到未來(lái)的道路，這對我來(lái)說(shuō)是巨大的?！?/p>