野心巨大！IBM 計劃建造 100,000 量子位元電腦｜專家論點【Howie Su】

作者：Howie Su（產業分析師）

2022年底，IBM 創下最大量子計算系統的記錄，其處理器包含 433 個量子位元（量子位元），這是量子資訊處理的基本建構模組。現在，該公司把目光投向一個更大的目標：目標是在 10 年內建造一台 10 萬個量子位元的機器。IBM 於 5 月 22 日在日本廣島舉行的 G7 高峰會上宣布了這項消息，該公司將與東京大學和芝加哥大學合作，發起一項1 億美元的計劃，將量子運算推向全面運行，該技術有可能解決標準超級電腦無法解決的問題，特別在藥物研發、化肥生產、電池性能和許多其他應用上。

量子計算以利用基本粒子獨特性質的方式保存和處理資訊：電子、原子和小分子可以同時存在於多種能態，這種現象稱為疊加，並且粒子的狀態可以相互聯繫，或者彼此糾纏，資訊可以以全新的方式進行編碼和操作，為一系列傳統上不可能的計算任務打開大門。到目前為止，量子電腦還沒有實現任何標準超級電腦無法實現的有用功能，這主要是因為它們沒有足夠的量子位，而且系統很容易受到環境中雜訊的干擾，雖然研究人員一直在探索解決雜訊系統的方法，但許多人預期量子系統必須大幅擴展才能真正有用，這樣它們就可以將大部分量子位元用於糾正雜訊引起的錯誤。

IBM 並不是第一個有野心的公司，Google表示，其目標是到本世紀末達到 100 萬個量子位，儘管糾錯意味著只有 10,000 個量子位元可用於計算。總部位於馬裡蘭州的IonQ 的目標是擁有1,024 個「邏輯量子位元」，每個邏輯量子位元都由13 個物理量子位元組成的糾錯電路組成，並在2028 年執行計算。由於這些運算需求，相關公司通常會提供額外的性能衡量標準，例如「量子體積」和「演算法量子位元」的數量。在接下來的十年中，糾錯、量子位元性能和軟體主導的錯誤「緩解」方面的進步，以及不同類型量子位元之間的主要區別，將使這場競賽變得特別激烈。

目前，IBM 的每一個超導量子位元都需要大約 65 瓦才能運作，如果公司想做生產10 萬台，那就需要大量能源，例如一座核電廠和 10 億美元來製造一台機器，而這顯然不切實際，公司需要更多創新。IBM 已經進行了原理驗證實驗，在「互補金屬氧化物半導體」（CMOS）技術的積體電路可以安裝在冷量子位元旁邊，僅用數十毫瓦的功率即可控制它們。除此之外，以量子為中心的超級計算所需的技術尚不存在，這就是為什麼學術研究是該計畫的重要組成部分：東京和芝加哥的研究人員已經在組件和通訊創新等領域取得了重大進展，這些創新可能是最終產品的重要組成部分。他認為未來十年可能會有更多的產業與學術合作。

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