IBM采用量子芯片的计算或在部分应用可超越传统计算

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Eagle计算芯片有 127 个量子位，可以以量子形式表示信息，同时采用高端的3D封装架构，可以使用更多可用的量子位。IBM首席量子指数师Bob Sutor表示，Eagle代表着向扩展量子计算迈出了一大步，是该公司第一款包含100多个量子位的处理器。lCAesmc

到目前为止，IBM已经部署了大约50个量子系统，其中大约20个通过云计算可用。在美国以外，IBM也安装了两个量子系统。Eagle是在IBM自己的制造工厂生产的，但Sutor指出，产量并不高。目前，IBM正在自己的系统上使用其处理器。lCAesmc

据 IBM 称，Eagle 利用新技术将控制组件置于多个物理层，同时将量子位保持在单个层上。“由于量子位的性质以及它们需要如何协同工作，构建量子处理器要复杂得多，”Sutor 说，他补充说，消除干扰至关重要。lCAesmc

在一篇博客文章中，IBM 概述了 Eagle 的架构：lCAesmc

我们必须结合并改进前几代IBM量子处理器所开发的技术，以开发一个包括先进的3D封装技术的处理器架构，我们相信它可以构成处理器的骨干，包括我们计划中的1000+量子为的Condor处理器。Eagle是基于我们在Falcon处理器中亮相的重六边形量子位布局，其中量子位与两个或三个邻居连接，就像坐在正六边形的边缘和角落里一样。这种特殊的连通性降低了相邻量子位之间相互作用引起的错误的可能性，极大地提高了功能性处理器的性能。lCAesmc

Eagle将于12月提供给IBM量子网络的特定成员。下面是Eagle未被堆叠时的样子。lCAesmc

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IBM表示，其在纽约工厂在制造芯片中学到的新技术与量子计算机制冷和控制系统的其他先进技术相结合，最终将生产更多的量子位。IBM计划在2022年推出具有433个量子位的Osprey芯片和具有 1,121 个量子位的Condor芯片。IBM表示，届时，公司将接近所谓的“量子优势”，即量子计算机可以击败传统计算机。lCAesmc

同时，IBM 也介绍新的量子系统IBM Quantum System 2，其旨在与具有1,000 多个量子位的处理器配合使用（即支持未来的Osprey、Condor 芯片），且能在一个系统中容纳多个处理器与冷却器，预计2023 年启用。lCAesmc

关于量子系统2的模块化，IBM表示：lCAesmc

有了这个系统，我们的硬件就可以灵活地继续扩大芯片的规模。随着我们继续沿着硬件路线图前进，团队正在采取全面的系统方法，以了解必要的资源，不仅支持我们即将推出的Osprey和Condor处理器，而且支持未来的quantum处理器。系统二结合了新一代可扩展的量子位控制电子器件以及更高密度的低温组件和电缆。此外，我们正在与Bluefors Cryogenics合作，重新设想低温平台。Bluefors的新Kide低温平台及其六边形外形优化了冰箱内部的空间，以适应更大处理器所需的更多支持硬件，同时确保工程师可以轻松访问和维护冰箱内部的硬件。lCAesmc

IBM高级副总裁兼研究部门负责人Darío Gil表示，“这并不意味着量子计算机将一下子超越传统计算机。相反，IBM所设想的是一个计算应用的某些部分在传统芯片上运行，而某些部分在量子芯片上运行的世界。”lCAesmc

“我们相信，我们将在未来几年内展示量子优势。”Darío Gil说到。lCAesmc

量子芯片就是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。量子芯片是量子计算机的核心部件，目前最有前途的量子芯片分别是超导、半导体和离子阱量芯片。lCAesmc

超导量子芯片电路设计难度随着量子位数增多而增大；而半导体量子芯片计算性能不如另两种，但完全基于传统半导体工艺，只要科学家能在实验室里实现样品芯片，其大规模工业生产理论上不存在问题；离子阱量子计算性能优异，但体积庞大。lCAesmc

并且量子芯片但工作环境非常重要。嘈杂但工作环境会导致量子态被破坏，保存信息丢失；而过高的环境温度将会导致量子态的演化难以控制。超导量子芯片和半导体量子芯片工作在几十毫开的极低温下，离子阱量子芯片一般可以工作在室温中。lCAesmc

由于工作环境的苛刻，英特尔一直强调量子的实用性，仅有几百或者数千量子位是没有办法造出一台商用级量子计算机。目前英特尔的量子计算拥有自旋量子技术、低温控制技术、全栈创新的特点。lCAesmc

英特尔推出了第二代低温控制芯片Horse Ridge II，这款芯片是相比2019年推出的第一代产品拥有更高的集成度，支持操纵和读取量子位态的能力，支持多个量子位纠缠所需的多个栅极电位的控制能力。lCAesmc