IBM 釋出了首臺擁有超過 1,000 個量子位元的量子計算機——相當於普通計算機中的數字位元。但該公司表示，現在將轉變方向，專注於使其機器更具抗錯性，而不是更大。
多年來，IBM 一直遵循量子計算路線圖，該路線圖大致每年將量子位元數量翻一番。12 月 4 日釋出的這款名為 Condor 的晶片，擁有 1,121 個以蜂窩狀模式排列的超導量子位元。它延續了其其他創紀錄的、以鳥類命名的機器，包括 2021 年的 127 量子位元晶片 和去年推出的 433 量子位元晶片。
量子計算機有望執行某些經典計算機無法完成的計算。它們將透過利用獨特的量子現象（如糾纏和疊加）來實現這一點，這些現象允許多個量子位元同時存在於多個集體狀態中。
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但這些量子態也非常不穩定，容易出錯。物理學家們試圖透過誘導多個物理量子位元——例如，每個量子位元都編碼在超導電路或單個離子中——協同工作來表示一個資訊量子位元，即“邏輯量子位元”，從而繞過這個問題。
作為其新策略的一部分，該公司還發布了一款名為 Heron 的晶片，該晶片擁有 133 個量子位元，但錯誤率創歷史新低，比其之前的量子處理器低三倍。
研究人員普遍認為，最先進的糾錯技術將需要每個邏輯量子位元超過 1,000 個物理量子位元。一臺能夠進行有用計算的機器則需要擁有數百萬個物理量子位元。
但在最近幾個月，物理學家們對一種名為量子低密度奇偶校驗 (qLDPC) 的替代糾錯方案感到興奮。IBM 研究人員的一篇預印本表明，這種方案有望將該數字減少 10 倍或更多。該公司表示，現在將專注於構建旨在在僅約 400 個物理量子位元中容納少量 qLDPC 校正量子位元的晶片，然後將這些晶片聯網在一起。
哈佛大學位於馬薩諸塞州劍橋市的物理學家 Mikhail Lukin 表示，IBM 的預印本是“出色的理論工作”。Lukin 說：“話雖如此，使用超導量子位元實施這種方法似乎極具挑戰性，即使在這個平臺上嘗試概念驗證實驗，也可能需要數年時間。” Lukin 及其合作者對使用單個原子而不是超導環路實施 qLDPC 的前景進行了類似的研究。
關鍵在於 qLDPC 技術要求每個量子位元直接連線到至少六個其他量子位元。在典型的超導晶片中，每個量子位元僅連線到兩個或三個相鄰量子位元。但 IBM 量子部門的凝聚態物理學家兼首席技術官 Oliver Dial 表示，IBM 位於紐約州約克鎮高地的托馬斯·J·沃森研究中心，該公司有一個計劃：它將在量子晶片的設計中增加一個層，以允許 qLDPC 方案所需的額外連線。
IBM 今天釋出的關於其量子研究的新路線圖 顯示，預計到本十年末將實現有用的計算——例如模擬催化劑分子的工作原理。“這始終是夢想，而且始終是一個遙遠的夢想，”Dial 說。“實際上，它已經足夠接近，以至於我們可以看到從我們今天所處的位置到目標的路徑，這對我來說是巨大的。”
本文經許可轉載，並於 2023 年 12 月 4 日首次發表。