IBM新量子晶片突破100×100挑戰，正打造量子中心超級運算系統

IBM今年首次舉辦量子開發者大會（Quantum Developer Conference），在大會上宣布達成兩年前所設定的100×100挑戰，同時也展示了新的量子電腦技術發展，並且揭示未來量子運算應用。100×100挑戰的目標是建立一個可以處理100個量子位元，並且進行100層量子操作的量子電路，這代表著極其複雜的電路，已是古典電腦難以模擬。

而經過兩年的技術突破，IBM在量子開發者大會上宣布達成100×100挑戰，並揭露了具備5,000個雙量子位元閘操作能力的量子電腦。當量子電腦能準確執行5,000個雙量子位元操作的量子電路，就代表可以進行多層的複雜運算，並且處理超過100個量子位元規模的計算需求。

Heron R2晶片是這次量子電腦硬體突破的重點，其具備156個量子位元，採用重型六角布局（Heavy-Hex Layout）設計。這是IBM量子晶片的特殊設計，透過特殊排列來降低量子位元間的干擾。另外，IBM也在晶片上引入雙層系統減弱技術，有效降低材料互動引發的雜訊。

IBM除了在硬體方面有所突破，也大幅改進了其系統軟體，並推出新一代執行環境，提升了資料處理速度，達成每秒15萬次電路層操作（Circuit Layer Operations Per Second，CLOPS），大幅提升效能表現。Qiskit作為IBM量子生態系的軟體核心，也是更新的重點之一，針對高階用戶推出具有人工智慧功能的編譯器服務，利用雲端架構加速電路編譯，並提供Qiskit Functions Catalog和Qiskit Code Assistant等輔助開發工具，供量子演算法開發者有更多選擇與彈性。

IBM在大會中也展示未來量子運算的發展路線圖，特別是跨晶片的連接技術。由於IBM想要解決量子電路持續增加的複雜度，因此開發了兩類型的耦合器，以連接晶片進一步提升量子運算的規模。該技術的成果之一便是IBM Quantum Flamingo，透過將兩顆Heron R2晶片連接，實現長距離的量子閘操作。同時，IBM也展示量子Crossbill原型機，藉由整合了三顆Heron晶片，驗證多晶片高品質量子閘的可行性。

IBM的量子運算發展策略不僅限於硬體和系統效能的提升，同時也把重心放在量子錯誤更正技術的發展。IBM近期發表了一種更有效率的新型錯誤更正碼（Error Correcting Code），與其他主流量子錯誤更正碼相比，能夠以較低的系統資源消耗儲存量子資訊。

IBM更計畫在2026年展示Kookaburra系統，藉由搭載先進的耦合器技術，進一步提升量子位元間的連接效能。而IBM最終的願景，是打造以量子運算為核心的超級運算環境，透過提供量子與傳統計算無縫協作的環境，讓量子運算能夠融入到現有工作負載管理系統中，奠定異質運算環境的基礎。