IBM公開133量子位元的旗艦量子處理器Heron，性能是上一代3到5倍

IBM公布其最新的量子處理器發(fā)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也將發(fā)布第一個量子運算SDK Qiskit正式版本。此外，IBM的可擴展量子運算系統(tǒng)Quantum System Two，也已經在紐約實驗室正式運行。

IBM突破1,000量子位元障礙，發(fā)布具有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在這款處理器的芯片設計上有所突破，研究人員通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，同時在制程與芯片大小方面也都有所創(chuàng)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性能與先前的433量子位元Osprey處理器相當，但是解決了規(guī)模問題，替未來量子硬件開發(fā)鋪路。

除此之外，IBM也發(fā)布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，性能提高到3到5倍，并且?guī)缀跸當_（Cross-Talk），使得運算更加精準可靠，也能夠讓復雜的量子電路不失控，是高性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，通過利用超導材料實現(xiàn)量子位元的操控和量子態(tài)維持，而在Quantum Heron處理器的設計中，采用固定頻率量子位元技術，該技術具有穩(wěn)定且容易集成到復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(shù)，1,121超導量子位元的Condor處理器，明顯高過于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(shù)并非唯一的性能衡量標準，而在目前的量子運算技術發(fā)展上，都有其重要性。

除了硬件的發(fā)展，IBM也致力在軟件開發(fā)上，IBM提到，量子運算還需要生成和操作量子電路的高性能軟件，在異構運算環(huán)境中執(zhí)行混合量子古典工作流程的中介組件。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，這個正式版本相較于早期版本，在電路結構、編譯時間和內存使用上，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是一種程序設計模板，目的是讓量子程序的結構更為簡單明確，替構建大規(guī)模量子算法和應用程序提供一個邏輯框架。該模板具有可組合、容器化和抽象化等特性，讓用戶可以從基本構建模塊創(chuàng)建量子算法和模型。

而Quantum Serverless則是一種異構計算基礎設施，支持大規(guī)模自動管理和執(zhí)行Qiskit Patterns，目的要以量子運算加速企業(yè)工作流程。這些技術的發(fā)展，將會降低企業(yè)規(guī)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(tǒng)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(tǒng)集成了低溫基礎設施、第3代控制電子設備和古典執(zhí)行時服務器，構成模塊化架構量子運算平臺。IBM Quantum System Two預計被用于實現(xiàn)量子超級計算機的平行電路處理技術。