IBM公布其最新的量子處理器發展,推出了具有1,121超導量子位元的Condor處理器,以及達到133固定頻率量子位元的Quantum Heron旗艦處理器,同時IBM也將釋出第一個量子運算SDK Qiskit正式版本。此外,IBM的可擴展量子運算系統Quantum System Two,也已經在紐約實驗室正式運作。
IBM突破1,000量子位元障礙,發表具有1,121量子位元的Condor處理器,是一個以交叉共振閘(Cross-Resonance Gate)技術為基礎,打造的超導量子位元處理器。IBM在這款處理器的晶片設計上有所突破,研究人員透過將量子位元密度提高50%,在相同的空間中容納更多量子位元,同時在製程與晶片大小方面也都有所創新。
Condor處理器中包含了超過1.6公里的高密度低溫彈性接線,這些接線被設置在單一冷卻器中,能夠有效連接和冷卻處理器。研究人員指出,雖然IBM Condor效能與先前的433量子位元Osprey處理器相當,但是解決了規模問題,替未來量子硬體開發鋪路。
除此之外,IBM也發表了目前最快的量子處理器,具有133固定頻率量子位元以及可調式耦合器的Quantum Heron處理器,與之前的127量子位元的Eagle處理器相比,效能提高到3到5倍,並且幾乎消除串擾(Cross-Talk),使得運算更加精準可靠,也能夠讓複雜的量子電路不失控,是高效能量子運算中重要的技術進展。
超導量子位元是目前最普遍的量子運算技術之一,透過利用超導材料實現量子位元的操控和量子態維持,而在Quantum Heron處理器的設計中,採用固定頻率量子位元技術,該技術具有穩定且容易整合到複雜量子電路中的特性,可調式耦合器允許不同量子位元之間進行精準互動。雖然比較量子位元數,1,121超導量子位元的Condor處理器,明顯高過於133固定頻率量子位元的Quantum Heron處理器,這也說明了量子位元數並非唯一的效能衡量標準,而在目前的量子運算技術發展上,都有其重要性。
除了硬體的發展,IBM也致力在軟體開發上,IBM提到,量子運算還需要生成和操作量子電路的高效能軟體,在異構運算環境中執行混合量子古典工作流程的中介元件。量子運算SDK Qiskit便是扮演這樣的角色,IBM預計在2024年2月推出1.0版本,這個正式版本相較於早期版本,在電路結構、編譯時間和記憶體使用上,都有明顯的改進。
除此之外,IBM還介紹了Qiskit Patterns和Quantum Serverless兩項新技術。Qiskit Patterns是一種程式設計模板,目的是讓量子程式的結構更為簡單明確,替建置大規模量子演算法和應用程式提供一個邏輯框架。該模板具有可組合、容器化和抽象化等特性,讓用戶可以從基本建構模組創建量子演算法和模型。
而Quantum Serverless則是一種異構計算基礎設施,支援大規模自動管理和執行Qiskit Patterns,目的要以量子運算加速企業工作流程。這些技術的發展,將會降低企業規模的量子運算應用門檻。
IBM針對可擴展量子運算所設計的系統Quantum System Two,目前搭載3個Quantum Heron處理器,已經在紐約的實驗室中正式運轉。該系統整合了低溫基礎設施、第3代控制電子設備和古典執行時伺服器,構成模組化架構量子運算平臺。IBM Quantum System Two預計被用於實現量子超級電腦的平行電路處理技術。
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