高达433量子位，IBM 新一代量子处理器Osprey 问世！

IBM 在量子运算领域又有新进展，于近日发布新一代量子处理器Osprey，其拥有433 量子位，是去年推出的IBM Eagle 处理器的三倍多（Eagle 为127 量子位）。

IBM 于2020 年公布的量子发展蓝图，并按照计划逐步已实现目标，推出127 个量子位的IBM Eagle 处理器，改进传统电脑已经无法可靠精确模拟量子电路，也借IBM Eagle 处理器架构，为量子位数量增加奠定基础；同时，IBM 也利用Qiskit Runtime 软体平台，使量子运行加速120 倍。

如今，433 个量子位IBM Osprey 处理器也已问世。据了解，IBM Osprey 采用了专门设计的布线，以提高耐用度并降低量子处理器发出的噪声（noise），

处理器相比，IBM Osprey 的性能提高了十倍。同时，新的布线技术也能有效节省成本，让IBM 能更容易地进行商业化设计。

Osprey 的发布对 IBM 来说意义重大：在 IBM 的路线图中间，它在单个芯片中带来了最大的量子比特数量提升。与 Eagle 相比，Osprey 的量子比特数增加了 3.4 倍；这比该公司计划在三年内推出 4,158 个量子位的 Kookaburra QPU 时所预期的量子比特数增长幅度更大。

与此同时，IBM 也展示了最新的Quantum System 2，此为一个灵活、模组化的系统，藉由建立各量子处理器之间的量子通讯，能将多个量子处理器紧密地连接起来，形成更大的单一处理器；透过这种模组化、可扩展的处理器集群技术，以实现2025 年推出超过4,000 个量子位的目标。

IBM研究总监Darío Gil 表示，新的Osprey 量子处理器为量子运算发展又迈出新的一步，得以处理过往传统电脑及超级电脑无法解决的问题；IBM 未来会与全球合作伙伴、客户持续扩大、推进在硬件、软件方面的量子技术，为未来以量子运算为中心的超级运算时代奠定基础。

根据 IBM Quantum 首席硬件架构师 Oliver Dial 博士的说法，一项重大改进来自改变公司稀释冰箱内部的量子位控制机制——该硬件负责将超导量子位冷却到接近绝对零（-273.15°C）。

在 Osprey 之前，IBM 使用同轴电缆将微波控制信息传输到运行的量子比特。现在，同轴电缆已经让位于柔性带状电缆（与任何有电子设备和铰链的地方使用的类型相同，例如在您的笔记本电脑中）。与以前的解决方案相比，这些带状电缆本身占用的空间要少得多，吞吐量要高得多，同时部署时间和资源也更少。Dial 博士说，他们让 IBM 将控制密度提高了 70%，同时将成本降低了五倍。

IBM 新一代量子产品的另一个重要元素是控制子系统内提高了FPGA的性能。

虽然 IBM 量子位控制的未来将通过特定于量子的 ASIC（专用集成电路）进行，但 FPGA 迄今为止由于其灵活性一直在处理繁重的工作——IBM 可以在 FPGA 的可编程设计中对不同的控制方案进行原型设计。这允许快速实验和迭代，直到公司有足够的信心走完整的 ASIC 路线。Dial 博士表示，这一变化将通过将控制单个量子比特所需的功率从大约 100 W 降低到仅 10 毫瓦，从而在功率效率方面取得另一项重大改进

根据 IBM 的说法，Osprey 中量子比特的数量和质量使得试图描述其量子比特计算状态的经典系统需要比宇宙中的原子更多的可用比特。看来我们已经进入了量子优势阶段。

IBM Quantum System Two 是该公司的光环量子计算机，预计将于 2023 年开始运行，它将利用 IBM 的模块化量子计算方法

当然，量子比特可能在数量和质量上都有所改进，但纯量子硬件解决方案几乎不能为普通用户提供什么。不过Dial博士很快指出，任何人——真正的任何人——现在都可以通过该公司的云服务来提升IBM的量子技术。

硬件改进是开发任何新技术系统的必要的一半;但另一半是实际使用硬件。为此,IBM在其量子峰会还宣布其100 x100的挑战，该计划旨在到2024年将100量子比特x100的门操作深度交付给用户。通过利用该公司的下一代模块化量子架构Heron, IBM旨在向用户提出一个“什么适合这里?”的问题——在这些约束条件下，什么样的量子计算问题可以被处理?