IBM新量子系统采用模块化设计,为扩展更多量子比特打下基础

企业动态 量科网 2021-11-23 14:56

庞大而单一的量子计算机不在是IBM量子技术愿景中的唯一项。相反,这家IT巨头已经看到了由不同种类的量子计算单元协同工作而组成的并行分布式系统。

这家科技巨头表示,其近日宣布的新IBM Quantum System Two是其数据中心式量子计算机方法的第一步,并且其承认量子计算机并非完全相同。

它的模块化方法涉及将不同类型的量子处理单元拼凑在一起,并让它们通过互连进行通信。这些计算单元将存储在可访问的制冷单元中。

这有点像当今的经典计算系统,经典计算系统中的不同处理单元(CPU内核、GPU、DSP、FPGA、AI加速器等)通过超快速互连或总线相互通信和协调,但又各自独立的工作。

另一种可选择方案是把它们集成到一颗芯片单元中,IBM表示,随着越来越多的量子比特被塞进量子计算处理器,用当今的制造技术很难实现。

IBM正在与制冷专家Bluefors Oy合作提供低温硬件,工程师和技术人员可以使用这些硬件为量子计算机提供服务。重新设计的制冷机是在系统低温制冷机短缺的情况下进行的,这其中大部分是在欧洲制造。

IBM在一篇博客文章中表示:“有了这个系统,我们为我们的硬件提供了灵活性,以继续增加我们的芯片规模……System Two代表了对量子计算在真正量子数据中心的未来一瞥。”

IBM还表示,它已经在测试代号为“Goldeneye”的超级制冷机,它高10英尺宽6英尺,是专门为百万级量子比特系统设计的。该公司计划通过快速互连将这些制冷机连接起来进行并行计算。

与此同时,蓝色巨人宣布以研制出一个127量子比特的处理器,它的第一个超过100量子比特的处理器,代号为“Eagle”。其模块化的设计将帮助该公司明年能扩展到名为“Osprey”的433量子比特处理器,并在2023年扩展到名为“Condor” 的1121量子比特处理器。

IBM和Google正在分别构建基于超导电荷量子比特的超导量子系统。D-Wave则提供基于通量比特的量子退火系统来解决规模有限的问题,上个月它最新表示正在构建一个门模型的量子计算机来解决更大的问题。

量子计算机被大肆宣传,它目前很容易出错,但仍然受到关注。量子硬件初创公司Rigetti上个月宣布将与私人金融公司以15亿美元合并后上市。根据市场研究数据,在Rigetti上市之前,量子计算公司已获得了近10亿美元的风险投资。

研究公司IDC在5月发布的一项调查中称,企业计划在2023年将超过19%的年度IT预算分配给量子计算,而2021年还只占预算的7%,且主要用于量子算法、人工智能和网络安全领域。

与该公司去年推出名为“Hummingbird”的65量子比特处理器相比,Eagle处理器的量子比特数量要接近超过前者两倍。它采用带有互连量子比特的六边形设计,以提高系统性能并减少出错的机会。此外,IBM还减少了制冷机中读出和控制组件的数量。

IBM的下一步是采用3D封装来堆叠微波电路组件和布线,这在读取和管理量子比特方面起着关键作用。

IBM表示:“虽然封装量子比特仍然是未来量子计算机面临的最大挑战之一,但多层布线和其他组件提供的技术使通往Condor量子处理器的道路成为可能,同时对单个量子比特的性能也影响最小。”(编译:Qtech)