IBM升级量子计算路线图：2025年实现4000多量子位的超级计算机

IBM 今天宣布对现有的量子计算路线图进行升级，目标在 2025 年实现拥有 4000 多个量子位（qubit）的超级计算机。根据路线图，IBM 将对经典和量子资源进行更有力的组合协调，实现“以量子为中心的超级计算”。

IBM 表示，它预计将在 2023 年提供软件工具，使开发人员能够运行工作，帮助他们同时利用量子和经典计算资源。IBM 表示，它认为量子扩展的稳步发展不会停滞。

该公司使用“无服务器量子”（Serverless Quantum）一词来描述一个架构，该架构部署了基础设施，将工作分配给经典或量子种类的处理器。

IBM 研究员兼量子基础设施总监 Jerry Chow 称：“Serverless Quantum 是让世界为以量子为中心的超级计算做好准备的一部分。他把这种效果比作今天的弹性计算方法，在这个意义上，你有计算资源的需求”。

Chow在接受VentureBeat采访时说，这个想法是，问题的一部分可以由经典的CPU、GPU或非经典的QPU，即量子处理单元来处理。这是由一个有效协调或安排工作负载分配的共同服务层实现的。

在讨论量子“电路编织”（circuit knitting）计划时候，在量子探索过程中更好的芯片间通信的硬件和软件方法也非常重要。

他说：“这就相当于找到方法，把更大的问题分解成小阶量子电路，然后编织或采取所有的结果，把它们重新组合起来”。想象中的问题是多方面的，而有些问题似乎特别紧迫。例如，用量子系统模拟自然，被认为是一条提高效率的途径，可以推动环境、社会和治理的大幅改善。

IBM 表示，其 Qiskit Runtime 软件中的 Serverless Quantum 功能，包括电路编织，将在 2023 年支持可并行工作的分配。此外，该公司表示，错误缓解和抑制方面的改进预计将提高量子结果的质量。这些将作为路线图的一部分在 2024 年和 2025 年为 Qisket 提供服务。

IBM 研究院院长 Dario Gil 表示：“从2020年起短短两年间，IBM 对发展量子运算取得了长足的进步。在逐步实现愿景时，我们看到了量子的潜力与可能性；也确定了迈向实用量子运算时代所需要投入的资源。借着量子无伺服器运作、硬体和软体科技的进展，以及在发展路径图中描绘的理论目标，IBM 期待开创以量子为中心的超级电脑新时代，提供我们的合作伙伴与客户强大且丰沛的运算能力”。

根据 IBM 新发布的量子路线图， IBM 将通过三个维度，实现量子处理器的可扩展性：

首先，以传统方式，在多个处理器之间建立通讯和平行作业。整合了传统运算资源的量子处理器，为实现实用量子系统所需的、更多元的技术拓宽了道路，例如经过改良的抑制误差技术，以及智慧工作负载调度能力。

其次，实现可扩展的架构，包括部署晶片级短程耦合器。这些耦合器将晶片紧密地连接起来，形成更大的单一处理器，满足模组化量子运算对于可扩展性的关键需求。

第三，要实现真正的可扩展性，必须建立各量子处理器之间的量子通讯。为此，IBM 已经提出将集群连接成更大的量子系统的建议。

以上三种针对可扩展性的技术，都将助力IBM 实现最新的量子发展目标：透过建立模组化、可扩展的处理器集群，在2025 年推出超过 4,000 个量子位的系统。