高達433量子位，IBM 新一代量子處理器Osprey 問世！
2022-11-10 13:12:28 EETOP
IBM 于2020 年公布的量子發展藍圖，并按照計劃逐步已實現目標，推出127 個量子位的IBM Eagle 處理器，改進傳統電腦已經無法可靠精確模擬量子電路，也借IBM Eagle 處理器架構，為量子位數量增加奠定基礎；同時，IBM 也利用Qiskit Runtime 軟體平臺，使量子運行加速120 倍。
如今，433 個量子位IBM Osprey 處理器也已問世。據了解，IBM Osprey 采用了專門設計的布線，以提高耐用度并降低量子處理器發出的噪聲（noise），
處理器相比，IBM Osprey 的性能提高了十倍。同時，新的布線技術也能有效節省成本，讓IBM 能更容易地進行商業化設計。
Osprey 的發布對 IBM 來說意義重大：在 IBM 的路線圖中間，它在單個芯片中帶來了最大的量子比特數量提升。與 Eagle 相比，Osprey 的量子比特數增加了 3.4 倍；這比該公司計劃在三年內推出 4,158 個量子位的 Kookaburra QPU 時所預期的量子比特數增長幅度更大。
與此同時，IBM 也展示了最新的Quantum System 2，此為一個靈活、模組化的系統，藉由建立各量子處理器之間的量子通訊，能將多個量子處理器緊密地連接起來，形成更大的單一處理器；透過這種模組化、可擴展的處理器集群技術，以實現2025 年推出超過4,000 個量子位的目標。
IBM研究總監Darío Gil 表示，新的Osprey 量子處理器為量子運算發展又邁出新的一步，得以處理過往傳統電腦及超級電腦無法解決的問題；IBM 未來會與全球合作伙伴、客戶持續擴大、推進在硬件、軟件方面的量子技術，為未來以量子運算為中心的超級運算時代奠定基礎。
根據 IBM Quantum 首席硬件架構師 Oliver Dial 博士的說法，一項重大改進來自改變公司稀釋冰箱內部的量子位控制機制——該硬件負責將超導量子位冷卻到接近絕對零（-273.15°C）。
在 Osprey 之前，IBM 使用同軸電纜將微波控制信息傳輸到運行的量子比特。現在，同軸電纜已經讓位于柔性帶狀電纜（與任何有電子設備和鉸鏈的地方使用的類型相同，例如在您的筆記本電腦中）。與以前的解決方案相比，這些帶狀電纜本身占用的空間要少得多，吞吐量要高得多，同時部署時間和資源也更少。Dial 博士說，他們讓 IBM 將控制密度提高了 70%，同時將成本降低了五倍。
IBM 新一代量子產品的另一個重要元素是控制子系統內提高了 FPGA的性能。
雖然 IBM 量子位控制的未來將通過特定于量子的 ASIC（專用集成電路）進行，但 FPGA 迄今為止由于其靈活性一直在處理繁重的工作——IBM 可以在 FPGA 的可編程設計中對不同的控制方案進行原型設計。這允許快速實驗和迭代，直到公司有足夠的信心走完整的 ASIC 路線。Dial 博士表示，這一變化將通過將控制單個量子比特所需的功率從大約 100 W 降低到僅 10 毫瓦，從而在功率效率方面取得另一項重大改進
根據 IBM 的說法，Osprey 中量子比特的數量和質量使得試圖描述其量子比特計算狀態的經典系統需要比宇宙中的原子更多的可用比特。看來我們已經進入了量子優勢階段。
IBM Quantum System Two 是該公司的光環量子計算機，預計將于 2023 年開始運行，它將利用 IBM 的模塊化量子計算方法
當然，量子比特可能在數量和質量上都有所改進，但純量子硬件解決方案幾乎不能為普通用戶提供什么。不過Dial博士很快指出，任何人——真正的任何人——現在都可以通過該公司的云服務來提升IBM的量子技術。
硬件改進是開發任何新技術系統的必要的一半;但另一半是實際使用硬件。為此,IBM在其量子峰會還宣布其100 x100的挑戰，該計劃旨在到2024年將100量子比特x100的門操作深度交付給用戶。通過利用該公司的下一代模塊化量子架構Heron, IBM旨在向用戶提出一個“什么適合這里?”的問題——在這些約束條件下，什么樣的量子計算問題可以被處理?
