IBM Quantum最近发布其新一代量子处理器“Eagle”，具有127量子比特，该量子处理器的发布是整个量子生态系统的一个重要里程碑。同时，其发布也算是如期而至，IBM在2019年10月发布了量子计算路线图，预计今年可以到达100量子比特以上。
图源：IBM
127量子比特的Eagle之所以重要，有以下几个原因：
· Eagle是首台拥有127个高质量量子位的量子计算机，超越了中国“九章二号”113个量子比特量子机。
· Eagle超出了经典计算机的模拟能力——这对于量子科学来说是未知的领域。
· Eagle的架构包含许多技术改进，将帮助IBM在2023年末实现其无摩擦计算的目标。
· Eagle 的技术改进也是IBM未来量子处理器（IBM计划在2022年推出具有433个量子位的“Osprey”芯片以及具有1121个量子位的“Condor”芯片）开发的基础。
· Eagle 是最后一款被开发用于IBM Quantum System One的量子处理器。接下来的两代——“Osprey”和“Condor”，将用于IBM Quantum System Two 。
在最近的技术分析师会议上，IBM量子硬件系统开发总监Jerry Chow表示，“我可以肯定地说，这是有史以来最先进的量子计算芯片。事实上，它不仅建好了，我们的Eagle也着陆了。这是世界上首个超过100 个量子位的量子处理器。就此而言，它有127个量子位排列在我们众所周知的重六边形晶格中。让我强调一下，它不仅是我们制造的一个处理器，也是一个运行着量子电路的完整工作系统。”
Eagle芯片使用多路复用，而非为每个量子位的控制和读出电子设备集。这减少了稀释冰箱内的接线和电子设备的数量。
该处理器还为所有量子位提供可扩展的接入布线，使用3D集成在多个物理层上放置微波电路组件和布线。
Eagle 3D 架构，IBM
规模、质量和速度很重要
IBM使用三个关键指标来衡量量子计算性能——规模、质量和速度。在规模上，它通过其系统中的量子比特数来衡量其进度。此外，在2量子位门操作中可以包含任何量子位。
衡量量子计算性能的三个关键指标：规模、质量、速度（图源：IBM）
量子比特的数量至关重要，因为它决定了量子机器可以处理的计算复杂性的程度。扩展量子位和硬件不是一蹴而就的。它是一项系统的、长期的研究工作，通常会产生微小但重要的渐进式改进。
谈到对高性能赛车的改进。你不能仅仅通过简单地安装一套新轮胎来使车辆更快。一个竞赛科学团队会因为长时间的测试而做出许多小的改变，包括燃料混合物、化油器设置、齿轮比、车身空气动力学、重量分布等等。
IBM使用相同类型的方法来实现量子位的改进和增量扩展。2019 年，通过使超导约瑟夫森结更加可靠，27量子位的“Falcon”处理器成为可能。除此之外，不同的量子位点阵排列提高了产额，减少了量子位对量子位的干扰。
去年，IBM发布了65量子比特“Hummingbird”量子处理器，其量子读出和测量从每量子比特一条线减少到每八个量子比特一条线的多路读出。这项创新为低温系统创造了更多空间，为其从65量子位扩展到“Eagle”的127量子位提供了空间。
_thumb.jpg)
图源：IBM
IBM 认为质量是衡量其技术实现足够深度的量子电路效果的一个衡量标准。它使用一种被称为量子体积（Quantum Volume）的整体指标来衡量质量。
量子体积是IBM在2017年推出，其考虑了几个因素，包括量子位的数量、量子位的互连方式、门和测量误差、设备串扰以及电路编译器效率等。量子体积还考虑了诸如材料损失和其他缺陷以及控制和读出错误等因素。
对于IBM来说，将量子体积的计算纳入基准速度作为其测量的一部分是非常重要的。同时，了解系统解决问题的速度是也很重要的。
图源：IBM
IBM将速度定义为电路层每秒操作数 (CLOPS)。测量速度至关重要，因为快速、高质量的电路可以在更短的时间内解决复杂的问题。一旦量子体积基准测试确定了电路质量，随后就可以编译电路并在硬件上运行以计算CLOPS。
通过广泛的研究，IBM开发了几种提高电路速度的方法，例如：
· 转换为更快的量子比特操作门。
· 高保真快速读出，最大限度地减少量子位重置和重用所需的时间。
· 先进的控制器电子设备为准备寄存器以运行下一个电路提供更快的操作，10-20 微秒量子位重置，及更好的整体控制。在下一节中，用于模拟氢化锂分子的高级控制系统提供了更好的读数和更快的量子位重置性能。它将每批电路的执行时间从1000 微秒减少到70微秒。
· Qiskit Runtime将处理时间加快了120倍。经典计算机和量子计算在一种架构中协同工作，该架构通过将经典资源定位在靠近量子处理的位置来减少延迟。在Qiskit Runtime执行环境中运行量子程序时，可以充分利用IBM 混合云处理大部分工作的能力。
为什么量子位门速度和量子位质量很重要
模拟大型化学分子是我们期望未来量子计算机能够完成的一项任务。然而，它需要在容错量子计算机上运行数百万个量子位。这种规模和能力的量子计算机还需要很多年才能实现。
图源：IBM
目前，量子计算机的能力限制了对小分子的模拟。在上图的情况下，IBM 计算了双原子氢化锂 (LiH) 分子的结合能，模拟完全在云上完成，同时，使用错误缓解来减少错误。它还使用了Qiskit Runtime，其提供了显著的速度优势。
计算需要运行48亿个量子电路，在经典计算机和量子计算机之间来回传递。这个问题被定义为一个量子电路，由量子计算机评估，然后由经典计算机更新以找到最优值，最后发送回量子计算机进行另一次运行。重复该过程直到找到解决方案。
除了算法的改进之外，硬件速度和质量在减少迭代次数方面也起到了至关重要的作用。改进的处理器性能使每次算法迭代所需的重复电路运行次数减少了10倍。
质量和速度的改进带来了更好的读出和更快的量子位重置性能，将每批电路的执行时间从1000 微秒减少到了70 微秒。
最重要的是，在这个例子中，速度在量子计算中的重要性变得显而易见。需要运行48亿个量子电路意味着高电路重复率至关重要。
在本实验中，只要考虑其中一个因素就可以表明为什么量子速度是至关重要的。由于重置量子位寄存器只需几微秒，实验能够在几个小时内完成；而另一方面，如果它需要几毫秒的时间，则需要将近一年的时间才能获得结果。很少有研究人员会开始一项在一年后才会得出结果的实验。
最后
在最近的一次分析师会议上，IBM院士兼量子计算副总裁Jay Gambetta表示，“我们预计，通过Eagle，我们的用户将能够探索未知的计算领域，并在通往实用量子计算的道路上经历一个关键的里程碑。”
Gambetta进一步解释称，IBM 希望开始关注量子位所能做的有用工作，并开始讨论性能。
就我个人而言，我很期待看到研究人员使用IBM新的127量子位处理器撰写的论文。已经有超过700篇论文是使用IBM Quantum系统的早期版本编写的。
除此之外，IBM行动迅速。根据其路线图上的日期，距离433量子比特处理器的上线只有一年时间。然后，在那之后的12个月后，1121量子比特处理器“Condor”上线时，我们将迎来真正的享受。
相关新闻：
IBM推出量子计算芯片“Eagle”：拥有127个量子位 两年内将超越经典计算
【来源：C114通信网】【作者：余予】
| 相关下载 |
从中国科学院物理研究所获悉，近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心范桁、许凯课题组和郑东宁课题组等，联合南开大学田建国、刘智波课题组，浙江大学王浩详情>>
混合量子经典计算先驱Rigetti Computing日前推出下一代“Aspen-M”80 Q量子计算机。Aspen-M是世界上第一个商用多芯片量子处理器，解决了容错量子计算竞赛中详情>>
量子计算领域领导者IonQ日前宣布计划在其系统中使用钡离子作为量子位，这将为其实现先进的量子计算架构带来优势。IonQ是第一家能够利用多个原子种类作为量子位的量子计详情>>
随着近几年量子信息技术的不断发展，量子计算被认为是未来具有颠覆性影响的新型计算模式之一。近期，光量子计算机“九章”和超导量子计算机“祖冲之二号&详情>>
昨日，国际数据公司 (IDC) 发布了其对全球量子计算市场的首份预测，预计客户在量子计算方面的支出将从2020年的4.12亿美元增长至2027年的86亿美元。量子计算市场在2021-20详情>>
全球都在争相研发更先进的量子计算机，IBM已经在此领域领先多年，现在他们推出了全球首个超过100量子比特的量子芯片——Eagle，拥有127个量子比特，2年后还将推出详情>>
日前，加密量子安全解决方案生产商Qrypt宣布推出两个新的解决方案：云企业门户（Cloud Enterprise Portal）和数字量子密钥分发 (Digital QKD)。新的解决方案扩展了Qrypt的熵详情>>
在fgo这款游戏中，虽然高难本，是需要玩家们有足够的队伍强度上限才可以打的，但是实际上，对于玩家们来说，更为重要的却是我们长期都要打的【周回本】，所谓的周详情>>
哥本哈根大学的量子物理学家近日为丹麦赢得了在量子技术领域的 一项国际成就 。 通过在同一个量子芯片上同时操作多个自旋量子比特，他们攻克了通往未来超级计算机道路详情>>
桑迪亚国家实验室设计和制造的一个紧凑的装置可能成为下一代导航系统的一个关键组成部分。一年多来，这个鳄梨大小的真空室在合适的条件下包含了一团原子，用于精确的导航详情>>
终末阵线伊诺贝塔量子结晶作用有哪些 量子结晶作用一览，量子结晶是我们在终末阵线中的珍稀货币，除了游戏里赠送获取外只有通过氪金来获得，很多新人小伙伴还不知详情>>
原标题：第二届“先导杯”计算应用大奖赛收官：51支战队参加决赛，涉及智能交通检测、量子计算等7个赛道 蓝鲸TMT频道10月16日讯，第二届“先导杯”计算详情>>
CPQM的量子信息处理实验室与CDISE的超级计算团队"Zhores"合作以模拟Google的量子处理器。 按照与Google最近的实验相同的统计数据复制无噪音数据，该团队能够指出Google详情>>
在完成千万美元的融资之后，澳大利亚和德国合资企业 Quantum Brilliance 正快速推进量子加速器的研发工作。 新款量子加速器的大小和主流显卡相当，并能够在室温环境下工详情>>
新年新气象《量子特攻》为漫游者们准备的迎新活动正在进行中！新的头像、涂装等奖励丰厚，还有传统戏曲脸谱新造型，下面快随小编一起来看详情>>
美国智库哈德逊研究所（Hudson Institute）高级研究员、量子联盟倡议（Quantum Alliance Initiative）机构主任Arthur Herman日前发表观点性文章称，对于今天的网络世界来说，&ldq详情>>
量子计算机是未来一二十年中科技制高点，现在各国都研发新一代量子计算机。对于这种计算机，普通人听说最多的就是量子计算可以轻松攻克密码，不过美国 NSA 国家安全详情>>
5G具有连接数百亿新设备并同未来通信技术共同发展的能力，它无疑是未来的浪潮，但随着5G网络的发展，安全始终是一个绕不开的话题。 同时，随着近年来量子相关技术领域发展详情>>
在一项有助于量子计算的研究中，研究人员表明嵌入纳米点的超晶格可能不会向环境中耗散能量。 世界各地的科学家们正在为量子计算机开发新的硬件，这种新型设备可以加速药详情>>
_thumb.jpg)
来自中国科大的消息显示，中国科大中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚、李兆凯等人在量子机器学习研究中取得重要进展，研发出新型量子特征提取算法，实验实现了对详情>>
美国量子计算初创公司Quantum Computing Inc.（QCI）加入量子技术中心 (CQT)，一个由美国国家科学基金会 (NSF) 支持的研究项目。 正如上个月宣布，CQT是一个计划中的NSF工详情>>
从Super.tech官网获悉，近日，芝加哥量子软件初创公司Super.tech宣布推出SuperstaQ软件平台，该平台与硬件无关，可将应用程序连接到IBM Quantum、IonQ和Rigetti的量子计算机详情>>
美洲开发银行（IDB）创新实验室IDB Lab、剑桥量子公司（Cambridge Quantum ，CQ) 和Tecnológico de Monterrey已经发现并解决了量子计算机发展对区块链网络构成的潜在详情>>
夏末秋初，烈日如火，梦见岛上也迎来了一场全新盛典：《量子特攻》“璀璨珍宝”全新赛季已正式打响！闪耀至宝升级换代，经典系列限时返场，还有段位奖励优化上详情>>
夏末秋初，烈日如火，梦见岛上也迎来了一场全新盛典：《量子特攻》“璀璨珍宝”全新赛季已正式打响！闪耀至宝升级换代，经典系列限时返场，还有段位详情>>
夏末秋初，烈日如火，梦见岛上也迎来了一场全新盛典：《量子特攻》“璀璨珍宝”全新赛季已正式打响!闪耀至宝升级换代，经典系列限时返场，还有段位奖详情>>
由《量子日报》（The Quantum Daily）与牛津仪器纳米科学公司合作开发的新纪录片《量子技术|我们的可持续未来》于近日发布，业内专家呼吁利用量子计算的力量应对全球紧迫的详情>>
EPFL教授Giuseppe Carleo 和哥伦比亚大学及纽约Flatiron研究所的研究生Matija Medvidovi?日前在《Nature Quantum Information 》发表一篇论文，他们发现了一种不是在量详情>>
EPFL教授Giuseppe Carleo和哥伦比亚大学一位名叫Matija Medvidovi?的研究生找到了一种在传统计算机上执行复杂量子计算算法的方法。 通常，执行量子软件需要使用量子计详情>>
从Eutelsat官网获悉，世界标准时间7月30日晚9点（欧洲中部时间晚11点），名为“Eutelsat Quantum”的量子卫星搭载阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中详情>>
美国量子计算初创公司PsiQuantum日前宣布已完成4.5 亿美元的D轮融资，用于构建商用量子计算机。本轮融资由贝莱德管理的基金和账户领投，Baillie Gifford 和 M12（微软的风详情>>
Safe Quantum Inc.安全首席执行官和创始人John Prisco日前在Forbes发表观点。他表示，5G具有连接数百亿新设备并同未来通信技术共同发展的能力，它无疑是未来的浪潮。但同详情>>
为保护新生的量子计算机中的敏感信息免受错误影响，研究人员们已经付出了相当艰苦的努力。加州大学戴维斯分校的数学家 Greg Kuperberg 表示，尽管尚无重大突破，但未来前景详情>>
苏黎世联邦理工学院的研究人员宣布，他们用激光困住了一个直径为100纳米的小玻璃球，并将其运动减缓到最低量子力学状态。 科学家们近年来一直致力于哄骗越来越大的物体，使详情>>
我们中的许多人每天都要穿过大门--花园、公园或地铁等空间的进出点。电子产品也有闸门。这些门通过电信号来控制信息从一个地方流向另一个地方。与花园大门不同的是，这详情>>
继科创板上市公司国盾量子后，国开启科量子技术（北京）有限公司（下简称启科量子）发布其首台商用QKD设备QCS-288。 据创始人陈柳平在发布会上介绍，较同类QKD（量子密匙分发）设详情>>
麦凯维工程学院 Preston M. Green 电气与系统工程系副教授 Jung-Tsung Shen 近日利用一种新的光形式，开发出了一个确定性的、高保真的、双比特的量子逻辑门。这种新的详情>>
全球钢铁制造商Nippon Steel日前与剑桥量子计算公司 (CQC)和霍尼韦尔合作优化工厂调度问题。 据了解，Nippon Steel是世界上最大的钢铁制造商之一。这家总部位于东京详情>>
近日，数字量子计算公司Seeqc与量子计算软件开发商Riverlane合作，在其独特的量子计算集成芯片上成功演示了量子操作系统。此次成功也预示着开发可扩展的量子计算机已经到详情>>
根据研究机构 UBI 消息，三星显示公司近日已经完成了 QNED 背光的研发工作，这项技术使用纳米无机物 GaN 作为发光源，提升发光效率的同时可以保证每个像素亮度均一，并提高产详情>>
