IBM希望在10年内构建一台10,000 Qubit量子计算机
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2020年，IBM表示，到2023年，他们将创建一台超过1,000 QUAT的量子计算机，去年下半年，该公司的记录是最大的量子计算系统的记录，其处理器包含433个量子位或Qubits，或Qubits，Quitbits或Qubits，这是量子信息处理的基本构建块。现在，该公司将目光投向了更大的目标：一台100,000 Qubit的机器，其目的是在10年内建造。
IBM在日本广岛的G7峰会上宣布了这一消息。该公司将与东京大学和芝加哥大学合作，制定一项耗资1亿美元的计划，将量子计算推向全面运营领域，在此技术中，该技术可能会解决无法解决的紧迫问题，没有标准的超级计算机无法解决。
或至少它不能独自解决它们。这个想法是，100,000个量子位将与最佳的“古典”超级计算机一起工作，以在药物发现，肥料生产，电池性能和许多其他应用中取得新的突破。
IBM Quantum副总裁Jay Gambetta告诉记者：“我称这种为中心的超级计算。”
量子计算以利用基本颗粒的独特特性的方式保存和处理信息：电子，原子和小分子可以一次存在于多个能量状态中，一种称为叠加的现象，并且粒子状态可以与彼此链接或纠缠在一起。这意味着可以以新颖的方式对信息进行编码和操纵，从而为一系列经典不可能的计算任务打开了大门。
到目前为止，量子计算机尚未实现标准超级计算机无法做到的任何有用的东西，即使他们能够在几秒钟内执行计算，即使是世界上最大的超级计算机也可以执行数十亿年。这主要是因为他们还没有足够的量子，也是因为这些系统在其环境中很容易被物理学家称为噪声的微小扰动所破坏，这是微软在其他地方正在努力的噪声，因为它们优先考虑计算精度，而不是量子计算机所具有的Qubits数量。
研究人员一直在探索如何处理嘈杂系统的方法，但是许多人期望量子系统必须大大扩展才能真正有用，以便他们可以将大部分的量子力量用于纠正噪声引起的错误。
IBM并不是第一个瞄准大的人。Google曾表示，到本十年末，它将针对一百万吨数，尽管错误校正意味着只有10,000个可以用于计算。总部位于马里兰州的IONQ的目标是拥有1,024个“逻辑Qubits”，每个量子都将由13个物理Qubits的错误纠正电路形成，到2028年进行计算。基于Palo Alto的Psiquantum（例如Google）也旨在构建一百万Qubit Quantum Compution，但它却没有构建一百万美元的计算机，但它没有揭示出其时间尺度或其时间尺度的要求。
由于这些要求，引用物理量子的数量是一种红鲱鱼 - 它们的建造方式的细节，这些因素会影响其对噪声的弹性和易于操作的因素，至关重要。涉及的公司通常会提供额外的绩效措施，例如“量子量”和“算法量表”的数量。在接下来的十年中，错误校正，量子性能和软件主导的错误“缓解”以及不同类型的Qubits之间的主要区别将使这场比赛特别棘手。
目前，IBM的Qubits是由超导金属的环制成的，在Millikelvin温度下操作时，它们遵循与原子相同的规则，仅比绝对零以上的程度一小部分。从理论上讲，这些量他可以在大型合奏中进行操作。但是，根据IBM自己的路线图，使用当前技术，其建筑物的量子计算机最多只能扩展5,000吨。大多数专家说，这还不够大，无法在有用的计算方面产生很多收益。为了创建强大的量子计算机，工程师将不得不更大。这将需要新技术。
所需的一个例子是对量子位的节能控制更大。目前，IBM的每个超导量子位都需要大约65瓦。
Gambetta说：“如果我想做100,000，那就是很多能量：我将需要建筑物的大小，核电站和十亿美元的工具来制造一台机器。”“这显然是荒谬的。要从5,000到100,000，我们显然需要创新。”
IBM已经进行了原理证明实验，表明可以安装基于互补的金属氧化物半导体（CMOS）技术的集成电路，可以安装冷Qubits旁边，以仅用数十毫米的控制来控制它们。他承认，除此之外，以量子为中心的超级计算所需的技术尚不存在：这就是为什么学术研究是项目的重要组成部分的原因。
这些Qubits将存在于一种模块化芯片上，该模块化芯片刚刚在IBM实验室中才开始形成。模块化是必不可少的，如果不可能在单个芯片上放置足够的Qubit，则需要在模块之间传输量子信息的互连。IBM的“ Kookaburra”是带有量子通信链路的1,386 Qubit Multichip处理器，正在开发，并计划于2025年发布。
Gambetta说，东京和芝加哥的研究人员已经在组件和沟通创新等领域取得了长足的进步，而这可能是最终产品的重要部分。他认为，在未来十年中，可能会有更多的行业学术合作。
他说：“我们必须帮助大学做他们最擅长的事情。”Google具有同样的想法：在另一笔交易中，它为同一两所大学的量子计算研究提供了5000万美元的资金。
Gambetta表示，该行业还需要更多的“量子计算科学家”，他们熟练地弥合了创建机器的物理学家与寻求设计和实施有用算法的开发人员之间的鸿沟。
在量子机上运行的软件也至关重要。
Gambetta说：“我们希望尽可能快地创建该行业，最好的方法是让人们发展相当于我们的古典软件库。”这就是为什么IBM在过去几年中努力将其系统用于学术研究人员的原因，他说：IBM的量子处理器可以使用自定义的界面通过云进行工作，这些界面需要最少了解量子计算的技术。他说，使用该公司的量子设备进行了大约2,000篇有关实验的研究论文：“对我来说，这是一种很好的迹象。”
不能保证为该项目指定的1亿美元将足以实现100,000 Qamqubit的目标。“肯定有风险，”甘贝塔说。
总部位于新加坡量子软件开发人员Horizon Quantum首席执行官Joe Fitzsimons表示同意。他说：“这不太可能是一场完全顺利的旅程，而没有惊喜。”
但是，他补充说，这是必须承担的风险：该行业必须面对失败的恐惧，并试图克服大规模量子计算面临的技术挑战。菲茨西蒙斯说，尽管有很多潜在的障碍，但IBM的计划似乎是合理的。
他说：“在这个规模上，控制系统将是一个限制因素，需要大幅度地发展以相当有效的方式支持如此大量的量子位。”
