全力推進(jìn)量子優(yōu)勢與大規(guī)模量子容錯(cuò)量子電腦

• 新的 IBM Quantum Nighthawk (代號(hào)：夜鷹) 量子處理器，專為實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢而設(shè)計(jì)，可執(zhí)行複雜度增加30%的電路。
• IBM 偕同合作夥伴貢獻(xiàn)三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果給一個(gè)由開放社群主導(dǎo)的量子優(yōu)勢機(jī)制，挑戰(zhàn)現(xiàn)行主導(dǎo)的傳統(tǒng)模擬方法。
• 全新 IBM Qiskit展示動(dòng)態(tài)電路的準(zhǔn)確度提高 24%，並透過由高效能運(yùn)算 (HPC) 驅(qū)動(dòng)的誤差緩解技術(shù)，使取得準(zhǔn)確結(jié)果的成本降低100 倍以上。
• IBM Quantum Loon (代號(hào)：潛鳥) 展示了容錯(cuò)型量子運(yùn)算所需要的所有硬體元件
• 高效能量子糾錯(cuò)的解碼速度提升 10 倍，比原計(jì)畫時(shí)程提前一年完成。
• IBM將在其 300mm晶圓製造工廠加速開發(fā)與製造其量子晶圓。同時(shí)將量子晶片複雜度提升 10 倍，以支援發(fā)展量子容錯(cuò)糾錯(cuò)能力。

臺(tái)北2025年11月12日 /美通社/ -- IBM今日在年度量子開發(fā)者大會(huì)上公布對(duì)於在2026年底前實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢、以及在2029年推出容錯(cuò)型量子電腦等創(chuàng)新的重要進(jìn)展。IBM 研究院院長暨 IBM 院士 (IBM Fellow) Jay Gambetta 表示，「要讓量子技術(shù)真正為世人所用，需要眾多努力齊頭並進(jìn)。IBM 是唯一能夠快速創(chuàng)新、同時(shí)發(fā)展量子軟體、硬體、生產(chǎn)製造及糾錯(cuò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)量子實(shí)際應(yīng)用的公司。」

IBM 發(fā)表全新 IBM Quantum Nighthawk 量子處理器，專為量子優(yōu)勢設(shè)計(jì)，可處理複雜度更高的電路

IBM 將於2026年實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢

IBM 推出迄今最先進(jìn)的量子處理器 IBM Quantum Nighthawk （代號(hào)：夜鷹），以搭配高效能量子軟體，將於2026年實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢。（量子優(yōu)勢：量子電腦能以優(yōu)於所有單純使用傳統(tǒng)運(yùn)算技術(shù)的方式解決問題）

IBM Quantum Nighthawk 將於 2025 年底問世，具備下列能力： 

• 120 個(gè)量子位元（qubits），以 218 個(gè)新一代可調(diào)耦合器連接四個(gè)最近的量子位元，形成正方形晶格；耦合器數(shù)量比 IBM Quantum Heron 增加20% 以上。
• 量子位元連接性增加，讓使用者在保持低錯(cuò)誤率之餘，可執(zhí)行複雜度增加 30% 的電路。
• 此架構(gòu)支持多達(dá) 5,000 個(gè)雙量子位元閘（two-qubit gates），它是量子運(yùn)算裡關(guān)鍵的糾纏運(yùn)行，適用於對(duì)於運(yùn)算力需求高的議題。

預(yù)計(jì)下一個(gè)版本的 Nighthawk 在2026 年底可支援 7,500 個(gè)雙量子位元閘，2027 年達(dá)10,000 個(gè)；以 Nighthawk為基礎(chǔ)的系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2028 年可支持15,000 個(gè)雙量子位元閘，藉由2024年首次在實(shí)驗(yàn)型量子晶片上首次展示的長距離耦合器，連接1,000或更多的量子位元。

IBM 預(yù)期第一批經(jīng)過社群驗(yàn)證的量子優(yōu)勢案例將於 2026 年底公布。為了促進(jìn)嚴(yán)謹(jǐn)驗(yàn)證並推動(dòng)最佳量子與傳統(tǒng)運(yùn)算方法，IBM 與 Algorithmiq、Flatiron Institute 及 BlueQubit 正在將最新創(chuàng)新成果貢獻(xiàn)給一個(gè)由開放社群主導(dǎo)的量子優(yōu)勢機(jī)制，供全球有系統(tǒng)地檢視與驗(yàn)證。

上述量子優(yōu)勢的追蹤機(jī)制目前支持三個(gè)實(shí)驗(yàn)專案，目的是探索量子優(yōu)勢在可觀測估計(jì)、變分問題、和具有高效經(jīng)典驗(yàn)證的問題方面的應(yīng)用。IBM 鼓勵(lì)全球量子社群將創(chuàng)新成果貢獻(xiàn)給這個(gè)機(jī)制，雙向交流以找出最佳方法取得量子優(yōu)勢。

為了在全新的量子硬體上取得經(jīng)過驗(yàn)證的量子優(yōu)勢，開發(fā)人員需要能夠高度控制電路，並使用高性能運(yùn)算 (HPC) 以減少運(yùn)算中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

IBM Qiskit 是 全球效能最高、由IBM 開發(fā)的量子軟體堆棧。透過強(qiáng)化動(dòng)態(tài)電路功能，Qiskit提供開發(fā)人員前所未有的控制能力：在超過 100 個(gè)量子位元的規(guī)模下，準(zhǔn)確度提高了 24%。Qiskit 並增加了新的運(yùn)行模型，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒度控制和 C-API，提升由HPC 驅(qū)動(dòng)的錯(cuò)誤消除功能，將取得準(zhǔn)確結(jié)果的成本降低 100 倍以上。

隨著量子電腦日趨成熟，全球量子社群的研究方向正在拓展到高效能運(yùn)算和科學(xué)領(lǐng)域。IBM 為 Qiskit 提供一個(gè)由 C-API 支援的 C++ 接口，使用者可以在現(xiàn)有的高效能運(yùn)算環(huán)境中，進(jìn)行量子運(yùn)算的原生編程。IBM 繼續(xù)在先進(jìn)的電路運(yùn)作能力領(lǐng)域保持領(lǐng)先，包括動(dòng)態(tài)電路和增加對(duì)電路運(yùn)作的控制以減少錯(cuò)誤。

IBM 計(jì)畫在2027 年透過機(jī)器學(xué)習(xí)與優(yōu)化等領(lǐng)域的運(yùn)算庫來擴(kuò)展 Qiskit，更有效地研究與解決微分方程式和哈密頓模擬等基礎(chǔ)物理和化學(xué)難題。

IBM 展示研發(fā)容錯(cuò)量子運(yùn)算所需的基礎(chǔ)硬體元件

此外，IBM目標(biāo)在 2029 年推出世界上第一臺(tái)大規(guī)模的容錯(cuò)量子電腦。

IBM 今天同時(shí)推出 IBM Quantum Loon （代號(hào)：潛鳥）實(shí)驗(yàn)型處理器，首次展示 IBM 已經(jīng)具備發(fā)展容錯(cuò)量子運(yùn)算所需的一切關(guān)鍵處理器元件。IBM Loon 將驗(yàn)證一項(xiàng)新的架構(gòu)，以開發(fā)和擴(kuò)展實(shí)用級(jí)、高效能量子糾錯(cuò)所需要的元件。IBM 展示了預(yù)備納入 Loon 的創(chuàng)新能力，包括引入多個(gè)高品質(zhì)、低損耗的路由層，為更長距離的片上連接（或「c 耦合器」）提供路徑，超越最近鄰耦合器，將同一晶片上的遠(yuǎn)距離量子位元以物理型態(tài)連接起來，以及在運(yùn)算之間重置量子位元的技術(shù)。

IBM 亦提升了研發(fā)容錯(cuò)型量子運(yùn)算的另一項(xiàng)關(guān)鍵能力，即使用傳統(tǒng)運(yùn)算硬體，以 qLDPC 碼準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)（少於 480 奈秒）解碼錯(cuò)誤。這項(xiàng)工程成就比原計(jì)劃提前一年完成。搭配 Loon，這展示了在高速、高保真度的超導(dǎo)量子位元上擴(kuò)展 qLDPC 程式碼所需要的基礎(chǔ)；這些超導(dǎo)量子位元正是 IBM 量子電腦的核心。

IBM加速開發(fā)與製造量子晶圓

除了不斷提升其量子電腦的能力，IBM 也宣布其位於紐約州阿爾巴尼奈米科技園區(qū)、生產(chǎn)300mm晶圓的工廠，將成為製造其量子晶圓的主力。園區(qū)內(nèi)先進(jìn)的半導(dǎo)體製造系統(tǒng)與全天候運(yùn)作機(jī)制，已經(jīng)加速 IBM 學(xué)習(xí)、改善與延伸其量子處理器功能，使 IBM 不斷提升其量子位元的連接能力、精密度與效能。時(shí)至今日，IBM 已經(jīng)能夠：

• 提升研發(fā)速度一倍；推出每個(gè)新處理器的時(shí)程減半；
• 提升量子晶片的物理複雜度達(dá)十倍；
• 同時(shí)探索與進(jìn)行多重研發(fā)項(xiàng)目

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IBM 公司公關(guān)部          Kate Liu           kateliu@cn.ibm.com

IBM researcher holds IBM Quantum Nighthawk chip (Credit: IBM)