IBM量子计算研究路线图:预计2023年推出1000个量子比特处理器

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1920年,奥地2113利人埃尔温·薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯5261格4102和狄拉克,共同创建了一个前所1653未有的新学科——量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基础。在它的基础上人们发现了一个新的技术,就是量子计算机。量子计算机的技术概念最早由理查得·费曼提出,后经过很多年的研究这一技术已初步见成效。美国的洛斯阿拉莫斯和麻省理工学院、IBM、和斯坦福大学、武汉物理教学所、清华大学四个研究组已实现7个量子比特量子算法演示。2001年,科学家在具有15个量子位的核磁共振量子计算机上成功利用秀尔算法对15进行因式分解。2005年,美国密歇根大学的科学家使用半导体芯片实现离子囚笼(ion trap)。2007年2月,加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机,但其作用仅限于解决一些最优化问题,与科学界公认的能运行各种量子算法的量子计算机仍有较大区别。2009年,耶鲁大学的科学家制造了首个固态量子处理器。2009年11月15日,世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。同年,英国布里斯托尔大学的科学家研制出基于量子光学的量子计算机芯片,可运行秀尔算法。2010年3月31日,德国于利希研究中心发表公报:德国超级计算机成功模拟42位量子计算机,该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机,在此基础上研究人员首次能够仔细地研究高位数量子计算机系统的特性。2011年4月,一个成员来自澳大利亚和日本的科研团队在量子通信方面取得突破,实现了量子信息的完整传输。 2011年5月11日, 加拿大的D-Wave System Inc. 发布了一款号称 “全球第一款商用型量子计算机”的计算设备“D-Wave One”。该量子设备是否真的实现了量子计算还没有得到学术界广泛认同。同年9月,科学家证明量子计算机可以用冯·诺依曼架构来实现。 同年11月,科学家使用4个量子位成功对143进行因式分解。2012年2月,IBM声称在超导集成电路实现的量子计算方面取得数项突破性进展。 同年4月,一个多国合作的科研团队研发出基于金刚石的具有两个量子位的量子计算机,可运行Grover算法,在95%的数据库搜索测试中,一次搜索即得到正确答案。该研究成果为小体积、室温下可正常工作的量子计算机的实现提供可能。同年9月,一个澳大利亚的科研团队实现基于单个硅原子的量子位,为量子储存器的制造提供了基础。 同年11月,首次观察到宏观物体中的量子跃迁现象。2013年5月D-Wave System Inc宣称NASA和Google共同预定了一台采用512量子位的D-Wave Two量子计算机。 2013年6月8日,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。相关成果发表在2013年6月7日出版的《物理评论快报》上,审稿人评价“实验工作新颖而且重要”,认为“这个算法是量子信息技术最有前途的应用之一”。据介绍,线性方程组广泛应用于几乎每一个科学和工程领域。日常的气象预报,就需要建立并求解包含百万变量的线性方程组,来实现对大气中温度、气压、湿度等物理参数的模拟和预测。而高准确度的气象预报则需要求解具有海量数据的方程组,假使求解一个亿亿亿级变量的方程组,即便是用现在世界上最快的超级计算机也至少需要几百年。 美国麻省理工学院教授塞斯·罗伊德等提出了用于求解线性方程组的量子算法,利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟。该研究团队发展了世界领先的多光子纠缠操控技术。实验的成功标志着我国在光学量子计算领域保持着国际领先地位,www.book1234.com防采集请勿采集本网。

腾讯科技讯 9月16日,美国当地时间周二,IBM首次公布了其量子计算硬件研究的未来路线图。其中短期内最重要的消息是,该公司预计其可以在2023年推出拥有超过1000个量子比特、10到50个逻辑量子比特的量子处理器。

量子的重叠与牵连原理产生了巨大的计算能力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四个数,因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量

目前,IBM的量子处理器最高可容纳65个量子比特,该公司计划明年推出拥有127个量子比特的处理器,并在2022年推出433个量子比特的处理器。为了实现这些目标,IBM还在建造全新的“冰箱”(冷却装置)来容纳这些更大的芯片,以及连接这些冰箱的技术,以构建一个类似于当今经典芯片中的多核架构系统。

我们最近一直在深入分析量子计算初创公司方面的融资情况,去年这个新兴行业的资金投入增长了100%以上,这个领域的投资者和初创公司的数量也都出现了显著增加。 但是我们的一些读者指出,要是出一篇大体上介绍量子计算的入门文章将大有助益。为此

IBM研究院院长达里奥·吉尔(Dario Gil)表示,该公司宣布这一路线图是经过深思熟虑的选择,他将其比作半导体行业的诞生。他说:“如果你看一看建立一个行业所需的条件与做一个项目或做科学实验并推动一个领域向前发展需要做什么的区别,我们就会发现,我们需要做的是建立一个团队,并把三件事做得很好。这需要一种科学文化,一种路线图文化,一种敏捷文化。”

1920年,奥地利人埃尔温·薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯格和狄拉克,共同创建了一个前所未有的新学科——量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基矗在它的基础上人们发现了一个新的技术,就是量子计算机。 量子计算机的技术

吉尔认为,要实现量子产业的最终目标,即建造一台大规模、能容错的量子计算机,该公司可以走两条不同的道路。第一条路更像是阿波罗计划,每个人都聚集在一起,花十年的时间解决一个问题,然后将所有不同的部分聚集在一起,创造这个突破性的时刻。

量子的重叠与牵连原理产生了巨大的计算能力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四个数,因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量

他还称:“第二条路会问‘你今天能做什么’,然后把能力发挥出来。有用户驱动的反馈,这是一种敏捷的文化,作为一种机制,继续向社区交付,并以这种方式建立社区,你必须制定出进步的路线图。我们是后一种模式的坚定信仰者。同时,你还需要做科学研究,制定路线图,进行反馈,并把事情公之于众。”

能不能让速度加快不知道,量子计算机的优点在于可以把计算机做得很校因为现阶段的电子计算机的一个晶体管(即一个计算单元)的密度是几个纳米,如果把这个做成双量子体系的话,意味着一个或者几个原子尺度上就可以完成原来一个晶体管甚至几个晶

但吉尔也认为,我们现在已经到了量子产业的一个新时刻。他表示:“我们已经到了总投资足够多的水平,开始建立协调机制和信号机制真的很重要,这样我们就不会犯下资源分配严重不当的错误,我们允许每个人都做自己的事情。”

他将量子产业当前所处阶段比作半导体行业的早期,当时每个人都在做所有的事情,但随着时间的推移,第三方供应商的生态系统如雨后春笋般涌现。如今,当公司引入极端紫外线光刻这样的新技术时,IBM认为它今天正在为量子行业铺设的那种路线图有助于每个人协调他们的努力。

他还认为,这个行业已经到了非常复杂的程度,以至于单个参与者不能再自己做所有事情。反过来,这意味着生态系统中的各种参与者现在可以专注于专业化,并找出他们最擅长的领域。

“你要这么做,你需要材料吗?沉积技术?那么在这方面,你需要设备的专业知识。你是怎么做联轴器的?你们的包装是怎么做的?你怎么接线的?放大器、低温、室温电子设备,然后是整个软件堆栈,从下到上是怎么做的?一遍又一遍重复这些问题。最初,你需要做所有的事情来集成,但随着时间的推移,我们还需要自己做这些吗?”

吉尔认为,2023年将是量子产业的一个拐点,通往1121量子比特处理器的道路将推动整个堆栈的改进。在IBM试图执行的这些性能改进中,最重要的是将错误率从今天的约1%降低到接近0.0001%的水平。虽然这个目标看上去雄心勃勃,但从这几年前IBM量子计算的发展所处的轨迹来看,这是发展曲线所指向的合理数字。

但这只是问题的一部分。正如吉尔所指出的:“随着你使用这项技术变得更加丰富和复杂,创新堆栈的每一层最终都会变得几乎像是个无限的领域。”半导体行业也是如此,量子行业可能更是如此。随着这些芯片变得越来越复杂,它们也变得更大,这意味着即使是IBM现在正在建造的3米长冷却装置也不能容纳超过100万个量子比特。

届时,你必须建立这些冷却装置之间的互连(因为当一个装置单独冷却几乎需要14天时,你不可能真的以任何明显的速度进行实验和迭代)。建立吉尔所说的那种“量子内联网”绝非小事,但它是建造更大、互连机器的关键。这只是许多仍然需要发明的领域之一,而且这些系统可能还需要10年才能像预期的那样发挥作用。

吉尔说:“我们正在平行推进所有这些方面,我们正在对未来10年的设备和能力进行投资。因为当你遇到这个问题,并从那个时候开始投资时,你永远不会达到目标。”

虽然IBM及其竞争对手正在努力构建量子硬件,但在构建量子计算的软件堆栈方面也付出了大量努力。吉尔在这里强调的一件事是,现在是开始考虑量子算法和量子电路的时候了,即使在今天,它们在量子计算机上的表现仍然比经典机器差。事实上,吉尔希望开发人员更多地考虑电路,而不是量子比特。

吉尔解释称:“当开发者调用一个函数,现在它进入了云端平台时,幕后会发生什么?将会有量子电路库,这些电路将会有大量的创新、创造力和知识产权。”然后,这些电路必须映射到正确的量子硬件上,事实上,IBM在这里的愿景看起来不是针对单一类型的量子处理器,而是具有不同布局和拓扑的处理器。

吉尔说:“我们自己每天已经运行了来自外部世界的超过10亿个量子电路。未来,通过嵌入在软件应用中的云服务,每天在幕后的量子硬件上将执行数以万亿计的量子电路。“(腾讯科技审校/金鹿)

新华社华盛2113顿9月18日电(记者周舟)美国国际商用机器5261公司(IBM)18日宣4102布,将在下月推出53量子1653比特的可“商用”量子计算机,向外部用户开放使用。IBM说,这是该公司迄今开发的最强大的量子计算系统。新的量子计算系统安装在位于纽约州的IBM新量子计算中心。目前,该中心有五个20位系统、一个14位系统和四个5位系统。下个月,该中心将扩展到14个量子计算系统,包括这台新的53量子位计算机。国际商用机器公司研究所所长达里奥·吉尔(Dario Gill)表示,新的量子计算系统将允许用户运行“更复杂的纠缠和连接设备”。该公司在今年1月拉斯维加斯的消费电子展上展示了能够操控20个量子位的“IBM Q系统1”。虽然其量子位的数量少于业界此前发布的一些器件,但它具有性能稳定、结构紧凑、实用性大大增强的特点,被IBM称为“商用”量子计算机。今年3月,IBM提出了一个专门代表量子计算机性能的新指标——“量子体积”(quantum volume)。其影响因素包括量子比特数、测量误差、器件的交叉通信和连接以及电路软件的编译效率。据报道,今年年初发布的“IBM Q系统1”的量子量已经达到16,量子计算机已经成为近年来各国发展的热点。与传统计算机相比,量子计算机可以利用量子态和其他性质的叠加来实现计算能力的飞跃。然而,没有一个组织开发出可以用于各种任务的量子计算机。一些现有设备只能用于某些任务,IBM将推出53量子比特的可“商用”量子计算机,量子计算机的优势在于它功能更加强大,IBM将推出53量子比特的可“商用”量子计算机,量子计算机有何优势?一个字:快,量子计算机比较快,而且它能够包容的东西更多,它的计算机系统更加强大,最简单回答就是快。但目前的量子计算机都是单一功能,没多大用处。简单例子就是,量子计算机重复打出一个单词是是普通计算机十万倍速度,但是量子计算机只会重复打这一个单词内容来自www.book1234.com请勿采集。

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