美国量子计算机可能已取得革命性的重大突破
，IBM公司昨天（12月4日）正式推出了第三代量子芯片Heron
，以及基于Heron的IBM量子系统2（IBM Quantum System Two）
，这是世界上第一台模块化的实用量子计算机
。在美国哥伦比亚广播公司的60分钟专题节目中
，IBM高级副总裁兼研究总监达里奥·吉尔宣称
：
此时时刻
，我们感觉就像是上世纪四五十年代
，先驱者们正在建造第一台电子计算机
。主持人斯科特·佩利则称
，希望我们今天能解释得更清楚
，这样您就不会因可能改变人类文明的突破而措手不及了
。

简单来说
，在昨天召开的IBM量子峰会上
，IBM发布了两款量子芯片、一台量子计算机、一个量子编程软件、自动量子编程的AI模型以及未来10年的量子计算机发展路线图
，人类文明可能已再次处于大突破的巨变前夜
。

IBM Condor量子芯片（1121量子比特）

Condor（秃鹰）是一款基于交叉谐振门技术的1121量子比特超导量子芯片
，这是世界上第一个超过1000量子比特的量子处理器
。此前IBM已发布了Eagle（鹫
，127量子比特）、Osprey（鱼鹰
，433量子比特）两种量子芯片
，Condor将量子位密度提高了 50%
，但性能和之前的433量子位Osprey相当
。这意味着在相同的面积内
，可以容纳更多的量子位
，对于提高量子计算机的性能和可扩展性具有重要意义
。

Conder单个稀释制冷器内包含了超过一英里的高密度低温柔性IO布线
，突破了芯片设计的规模和产量极限
，是一个里程碑式的创新
，解决了规模问题并为未来的硬件设计提供了信息
。

IBM Quantum Heron量子芯片（133量子比特）

Heron（鹭）是IBM最新的第三代量子芯片
，是迄今为止IBM性能指标最高的量子芯片
，是IBM未来量子计算机的基石
。有人可能觉得
，量子比特数反而减少了
，怎么还性能最高
，还是基石呢
？

Heron是IBM新一代架构的处理器
，具有133个固定频率量子位和可调谐耦合器
，与之前127量子比特的Eagle相比
，性能提高了3-5 倍
，错误率减少了5倍
，几乎完全消除了串扰
。串扰是指一个量子位的状态被其他量子位干扰
，会对量子计算的准确性产生负面影响
。Heron芯片几乎消除了这种串扰
，这意味着它在执行量子计算时
，准确性和可靠性更高
。

并且通过Heron
，IBM还开发了一种新的量子位和量子门技术
，所谓量子门技术
，就是量子位的操控技术
，这是IBM未来硬件路线图的基础
。

Heron处理器的架构意味着多个量子芯片可以互相连接起来
，构建模块化的量子计算机
，也就是说IBM可以通过简单地增加芯片数量来扩大量子计算机的规模
，这是Heron量子处理器最大、最关键的突破
。

IBM Quantum System Two（IBM量子系统2）

IBM量子系统2配备了3个Heron量子芯片
，位于纽约州约克敦高地的实验室
，宽6.7米
，高4.6米
，每个六边形的单元重达9吨
。Heron芯片和笔记本电脑芯片差不多大
，为什么量子计算机的规模和重量却如此之大呢
？

这些体积和重量绝大部分是冷却系统带来的
，IBM和谷歌的量子计算机都采用约瑟夫森结作为超导量子比特
，需要稀释制冷机提供的超冷超流体来冷却到15mk以下
，并且完全在真空环境中运行
，这样才能保证超导体的量子力学效应
。而稀释制冷机需要氦-3来冷却
，氦-3又是核研究和核计划的副产品
，通常被政府严控且非常昂贵
。不过我看到2021年新华社的报道说
，中科院物理所已研制成功无液氦稀释制冷机
，可以实现10mk以下的极低温
。

约瑟夫森结像一个三明治
，由两个超导体中间夹一个绝缘层构成
，低温下电子通过超导体时
，会配对形成库珀对
，从而可以量子隧穿通过绝缘层
。通过向约瑟夫森结发射微波光子
，就能操控它们并保存、更改和读出单个量子比特的信息
。制造约瑟夫森结的超导电缆需要专门设计
，传热极少
，以避免破坏制冷机内量子比特的微妙量子态
，维基百科称这种超导电缆只有日本公司Coax能制造
，非常难以获得
。

IBM这次发布的重头戏就是IBM量子系统2
，这是一种适用于公用事业规模工作的模块化量子计算架构
，可以利用并行性、并发量子、经典计算及动态电路执行
，以实现量子为中心的超级计算
。IBM量子系统2最大的突破就是它六边形的模块化设计
，便于扩展到多个量子处理器的连接
，从而形成更大的量子计算机
，对于实现大规模量子计算具有重要意义
，并且支持未来所有的IBM量子芯片
。

Qiskit 1.0发布

Qiskit是世界上使用最广泛的开源量子编程软件
，Qiskit 1.0发布了许多新功能
，可以帮助计算科学家轻松、快速地构建和运行量子算法
，包括新的量子电路模拟器、新的量子电路编辑器和新的量子电路执行器
，有助于推动量子计算的应用和普及
。

生成式AI自动编码

IBM还展示了一种生成式AI模型
，可利用 WatsonX 人工智能平台来生成量子代码
，可用于自动进行量子代码开发并优化量子电路
，有助于提高量子计算的效率和自动化水平
。

IBM未来十年量子开发路线图

在这次峰会上
，IBM还发布了未来十年的量子开发路线图
。未来将优先考虑门操作的改进
，以提高质量实现先进的纠错系统
，而不是让量子比特数更多
。IBM希望让Heron从2024年达到5000个门操作开始
，到2029年实现1亿个的突破
，2033年突破10亿个
。

纠错系统是量子计算系统的关键组成部分
，这是因为量子比特的量子态极为脆弱
，周围环境的任何微小改变
，包括系统的晶格振动和背景热核自旋
，都可能导致量子态被破坏
，这就叫退相干
，所以整个系统需要冷却到20mk之内
。但即使这样
，量子态的相干时间也只能维持在纳秒到秒之间
，从而导致错误的增加和累积
，这就需要进行量子纠错才能进行实用的量子计算
。

IBM正在开发各种软件硬件来实现纠错
，Heron性能的提升
，得益于一种叫量子低密度奇偶校验（qLDPC）的新的纠错策略
，也就是用多个物理量子比特来代表一个量子信息比特
，这个称为逻辑量子位
，可以在400个左右物理量子比特中容纳一些经过qLDPC校正的量子比特
，然后把这些芯片连接在一起
，从而大幅减少错误率
。

所以看看
，世界上第一台电子计算机占地170平方米
，重达30吨
，IBM量子系统2也是占地数十平方米
，重达9吨
，所以IBM说像是回到上世纪四五十年代
，正在建造第一台电子计算机还真的很形象
。

数十年前
，电子计算机彻底改变了人类文明
，今天量子计算机也可能再次改变人类文明
，再加上人工智能、星舰
，所以我们现在可能真的正处于文明巨变的前夜
。

只是电子计算机从楼房大小到可以放到桌面上用了几十年
，量子计算机可能用不了那么久
。在哥伦比亚广播公司的节目中
，主持人佩利问谷歌工程副总裁、量子人工智能实验室负责人哈特穆特·内文
，人类什么时候能制造一个真正的量子计算机系统
，内文说在这个10年结束的时候
，也就是2030年前
。IBM副总裁达里奥·吉尔也称对5年内实现这个目标充满信心
。

另外
，我国的启科量子今年发布了“天算1号”模块化离子阱量子计算工程机
，玻色量子发布了100个链子比特的“天工量子大脑” 光量子计算机
，而中科大10月发布的255个量子比特“九章三号”光量子计算机
，已达成了量子计算研究的第一个里程碑
：
量子霸权
。不过这些都和IBM、谷歌的超导量子位路线有所不同
，中国走超导量子路线的是中科院旗下的本源量子
，今年1月已交付第一台24量子比特超导量子计算机
，年底前预计会发布新型号
，2025年达到1024量子比特
。

究竟哪条路能最终取得成功
，还有待时间最后的检验
。

网友看法

1、网友煢煢孑唳
：
说了半天
，没明白这项技术最直接的好处是什么

2、网友蛟龙滚浪
：
量子科技不是我们遥遥领先吗[捂脸]

3、网友开朗豆浆mYo
：
不搞尖端科技好像对我也没多大影响
，公司现在用的办公电脑还是10年朝上的
。[偷笑][偷笑][偷笑]

4、网友不知不觉成了先知先觉
：
IBM不是被联想收购了吗
？

5、网友淡泊的青山Y8
：
比我们的九章落后多少

6、网友温暧之源
：
美国应将技术根中国分享

7、网友永恒远31318Q8j
：
我们不是在量子计算上遥遥领先吗
？现在的新闻都不知道听谁的才是真的

8、网友路边的王富贵
：
看你的文章
，欧美同行很快乐

9、网友智慧湖泊Bj
：
中国的量子产品怎么没有动静了
？

10、网友笑而不语oooo
：
芯片我懂
，但这个量子芯片真不明白

11、网友上进我家小少爷
：
让子弹飞一会
，到时候谁是李逵
？谁是李鬼就不言自明了

12、网友Spitz午後紅茶1
：
美国量子计算机已取得革命性的重大突破
，IBM公司12月4日正式推出了第三代量子芯片Heron
，以及基于Heron的IBM量子系统2（IBM Quantum System Two）
，这是世界上第一台模块化的实用量子计算机（西红柿
：
雪夜咱俩怼不过他
，你赶紧发我那张P图
，咱们用精神胜利法赢他！[发怒][发怒]）@雪夜煮酒1 @西红柿茄丁面

13、网友大牟头
：
专家说了美国在衰落！

14、网友沉渣浮沫
：
中国不是领先美国五十年了吗
？

15、网友丑也有罪
：
华为不是啥都领先吗

16、网友七分熟男排
：
人类如果不勾心斗角专心搞科研
，现在估计都飞出太阳系了

17、网友SamuelWang249237839
：
IBM 不是被联想收购了吗
？应该算中国公司了吧
？

18、网友用户8323325440344
：
联想在干什么[狗头]当年还收购了IBM个人PC业务和摩托罗拉通讯

19、网友寻爱大叔
：
Pc的时代要终结了
？那是不是意味着现在的pc编程语言将来都要被淘汰
？

20、网友勇往直前的柑桔GZ
：
美国的科技实力还是很强的
，面对这样一个强劲的竞争对手
，加油吧
，中国的科技工作者！相信以中国人的聪明才智
，中国一定会超越所有对手
，引领新科技革命的潮流！