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。
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