美國國際商業(yè)機器公司（IBM）推出了第一臺擁有1000多個量子比特的量子計算機，相當(dāng)于普通計算機中的數(shù)字比特。但該公司表示，現(xiàn)在將轉(zhuǎn)變方向，專注于使其機器更具容錯性，而不是更大。
IBM最新的量子處理器提高了其量子比特的可靠性。圖片來源：IBM
多年來，IBM一直遵循量子計算的路線圖，即量子比特數(shù)量每年大約翻倍。本次公布的芯片名為Condor，擁有1121個以蜂窩狀排列的超導(dǎo)量子比特。
在此之前，IBM還創(chuàng)造了其他以鳥命名的創(chuàng)紀(jì)錄機器，包括2021年推出的127量子比特芯片和去年推出的433量子比特芯片。
量子計算機有望執(zhí)行某些經(jīng)典計算機無法完成的計算。他們將利用獨特的量子現(xiàn)象實現(xiàn)，如糾纏和疊加，這允許多個量子比特同時存在于多個集體狀態(tài)。
但這些量子態(tài)是出了名的變化無常，且容易出錯。物理學(xué)家們試圖通過誘導(dǎo)幾個物理量子位——每個都編碼在超導(dǎo)電路中或者單個離子中—— 一起工作來表示一個信息量子位，或者“邏輯量子位”來繞過這個問題。
作為新策略的一部分，IBM還推出了一款名為Heron的芯片。該芯片有133個量子比特，但錯誤率創(chuàng)下了歷史新低，之前的量子處理器錯誤率比其高3倍。
研究人員普遍表示，最先進的糾錯技術(shù)將需要每個邏輯量子位對應(yīng)1000多個物理量子位。一臺能夠進行有用計算的機器需要有數(shù)百萬個物理量子位。
但最近幾個月，物理學(xué)家為一種叫作量子低密度奇偶校驗（qLDPC）的替代糾錯方案感到興奮。
根據(jù)IBM研究人員在arXiv發(fā)布的預(yù)印本成果，它承諾將這一數(shù)字減少至1/10甚至更多。IBM表示，他們現(xiàn)在將專注于制造能夠在400個左右的物理量子位中容納幾個經(jīng)過q LDPC校正的量子位的芯片，然后將這些芯片聯(lián)網(wǎng)。
美國哈佛大學(xué)物理學(xué)家Mikhail Lukin認(rèn)為，IBM做出了“優(yōu)秀的理論工作”。“話雖如此，用超導(dǎo)量子比特實現(xiàn)這種方法似乎極具挑戰(zhàn)性，甚至可能需要數(shù)年時間才能在這個平臺上進行概念驗證實驗。”Lukin說。
Lukin和他的合作者也進行了類似的研究，希望用單個原子代替超導(dǎo)環(huán)來實現(xiàn)qLDPC。
問題在于，qLDPC技術(shù)要求每個量子比特至少直接連接到其他6個量子比特。在典型的超導(dǎo)芯片中，每個量子比特只與兩三個相鄰的量子比特相連。但是，凝聚態(tài)物理學(xué)家、IBM量子公司首席技術(shù)官Oliver Dial說，該公司有一個計劃——將在其量子芯片的設(shè)計上增加一個層，以允許qLDPC方案所需的額外連接。
IBM12月4日公布的一份新的量子研究路線圖顯示，預(yù)計10年內(nèi)，IBM將實現(xiàn)有用的計算，比如模擬催化劑分子的工作。
“這一直是一個夢想，而且是一個遙遠的夢想。”Dial說，“實際上，讓它離我們足夠近，我們可以看到我們今天所處的位置，這對我來說意義重大。”
