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IBM 希望其量子超级计算机到 2025 年运行在 4,000 多个量子比特上

Posted on 2022-05-10

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在首次涉足量子计算 40 年后,IBM 已准备好将这项技术从实验室扩展到更实际的应用——比如超级计算!自2020 年发布之前的量子路线图以来,该公司已经实现了多个发展里程碑,包括使用量子电路的127 量子比特 Eagle 处理器和 Qiskit Runtime API。 IBM 周三宣布,它计划进一步扩大其量子野心,并修订了 2020 年路线图,其更高的目标是到 2025 年运营一个 4,000 量子位的系统。

在着手构建迄今为止最大的量子计算机之前,IBM 计划在今年晚些时候发布其 433 量子位 Osprey 芯片,并在 2023 年将Qiskit Runtime迁移到云端,“将无服务器方法引入核心量子软件堆栈”,周三的释放。这些产品将在当年晚些时候推出 Condor,这是一种量子芯片,IBM 称其为“世界上第一个拥有超过 1000 个量子比特的通用量子处理器”。

量子体积(处理器中包含的量子比特数量)的这种快速四倍跳跃将使用户能够运行越来越长的量子电路,同时提高处理速度——以 CLOPS(每秒电路层操作数)为单位——从最大值2,900 OPS 到超过 10,000。然后,只需在不到 24 个月的时间内将该容量翻两番就很简单了。

为此,IBM 计划首先让多组处理器以并行和串行方式相互通信。这应该有助于开发更好的错误缓解方案并改善处理器之间的协调,这两者都是未来实用量子计算机的必要组成部分。之后,IBM 将设计和部署芯片级耦合器,“将多个芯片紧密连接在一起,有效地形成一个更大的处理器”,然后构建量子通信链路,将这些更大的多处理器连接在一起,形成甚至更大的集群——本质上是将越来越大的处理器块以菊花链形式连接在一起,直到它们形成一个功能强大的模块化 4,000 量子位计算平台。

“随着量子计算的成熟,我们开始将自己视为不仅仅是量子硬件,”IBM 研究员 Jay Gambetta 周三写道。 “我们正在构建下一代计算。为了从我们世界领先的硬件中受益,我们需要开发能够利用它的软件和基础设施。”

因此,IBM 在今年早些时候发布了一套现成的原始程序,“预先构建的程序允许开发人员轻松访问量子计算的输出,而无需对硬件有复杂的了解”。 IBM 打算在 2023 年扩展该程序集,使开发人员能够在并行量子处理器上运行它们。 “我们还计划通过低级编译和后处理方法来提高原始性能,例如引入错误抑制和缓解工具,”Gambetta 说。 “这些高级原语将允许算法开发人员将 Qiskit 运行时服务用作 API,用于结合量子电路和经典例程来构建量子工作流程。”

这些工作流程将处理一个给定的问题,将其分解为更小的量子程序和经典程序,根据哪个更有效,以并行或串行方式细化这些过程,然后使用编排层“电路缝合”所有这些不同的数据流回到经典计算机可以理解的连贯结果。 IBM 将其专有的拼接基础设施称为 Quantum Serverless,并且根据新的路线图,将在 2023 年将该功能部署到其核心量子软件堆栈。

“我们认为,到明年,我们将开始为希望使用 Qiskit Runtime 和 Quantum Serverless 解决特定用例的用户设计量子软件应用程序原型,”Gambetta 说。我们将通过我们的第一个测试案例——机器学习——开始定义这些服务,并与合作伙伴一起加速走向有用的量子软件应用程序的道路。到 2025 年,我们认为模型开发人员将能够探索机器学习、优化、金融、自然科学等领域的量子应用。”

“多年来,以 CPU 为中心的超级计算机是社会的处理主力,IBM 是这些系统的主要开发商,”他继续说道。 “在过去的几年里,我们看到了以人工智能为中心的超级计算机的出现,其中 CPU 和 GPU 在巨型系统中协同工作,以解决人工智能繁重的工作负载。现在,IBM 正在迎来以量子为中心的超级计算机时代,量子资源——QPU——将与 CPU 和 GPU 一起编织成一个计算结构。我们认为,以量子为中心的超级计算机将成为那些解决最棘手问题、进行最具开创性研究以及开发最尖端技术的人的基本技术。”

这些硬件和软件系统一起将成为IBM Quantum System 2 ,第一个原型计划在明年某个时候投入使用。

原文: https://www.engadget.com/ibm-wants-its-quantum-supercomputers-running-at-4000-plus-qubits-by-2025-110012129.html?src=rss

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