現在，IBM 量子計算路線圖的更新表明，該公司正準備在2025年之前建造一臺 4,000量子比特的機器。但要讓該設備做任何有用的事情，就需要開發一個強大的新軟件堆棧來幫助管理錯誤，與經典硬件分擔負載，簡化編程過程。

自 IBM 于 2020 年首次公布其量子硬件計劃以來，該公司在很大程度上遵守了時間表。該預測實現的最新里程碑是該公司去年 11 月發布的127 量子比特 Eagle 處理器。路線圖的第一次迭代以計劃于 2023 年發布的 1,121 位 Condor 處理器結束，但現在該公司已透露計劃于 2024 年推出一款名為 Flamingo 的 1,386 量子位處理器和一款名為 Kookaburra 的4,158 量子位設備將于 2025 年首次亮相。（高芯圈）

構建這些設備的關鍵將是一個新的模塊化架構，其中連接多個芯片以創建一個大型處理器。這將通過新的短程耦合器實現，它允許相鄰芯片上的量子比特之間通信，以及低溫微波電纜，它允許不同處理器之間的遠程連接。

Kookaburra 將于 2025 年到期，將擁有 4,158+ 個量子比特。

但量子硬件容易出錯且極其復雜，因此簡單地將大量量子比特連接在一起并不一定意味著你可以用它們做很多實際工作。IBM 認為，利用這些額外量子位的能力的關鍵將是一個“智能軟件層”，它使用可以幫助管理噪聲和增強其處理能力的經典工具來增強其量子芯片。

IBM 的量子平臺負責人Blake Johnson說：“我們相信經典資源可以真正增強你可以用量子做什么，并充分利用量子資源。” “因此，我們需要構建工具——如果你愿意的話，一個編排層——它可以讓量子計算和經典計算以無縫的方式協同工作?！?/p>

量子硬件最根本的挑戰仍然是其固有的噪音，Johnson 表示“正在進行大量的研究活動”以擴大誤差緩解技術。到目前為止，大多數創新只在較小的系統上進行了測試。但約翰遜表示，早期結果表明，一種稱為概率錯誤消除的方法將適用于 IBM 在其量子路線圖結束時所設想的設備大小。該技術包括故意運行噪聲版本的量子電路來學習噪聲的輪廓，然后在經典計算機上使用后處理來降低答案中的錯誤水平。

但是，應用這些技術需要相當多的專業知識。這限制了這些技術對普通開發人員的有用性。這就是為什么從 2024 年開始，IBM 計劃將錯誤緩解直接構建到其 Qiskit Runtime 軟件開發平臺中，這樣用戶就可以構建程序而無需專門考慮如何降低噪音?！拔覀兿Ｍ@些東西對用戶來說是自動的，”約翰遜說。“為了從量子計算中獲得有意義的結果，您不必成為量子控制專家?！?/p>

除了抑制錯誤，IBM 還在計劃新的軟件工具，旨在加快用戶的應用程序并幫助他們解決更大的問題。上個月，該公司發布了兩個 “primitives”——執行核心量子操作的預定義基本程序——Qiskit 運行時的用戶可以使用它們來構建應用程序。從 2023 年開始，IBM 將使這些 “primitives”在多個量子處理器上并行運行成為可能，從而顯著加快用戶程序的運行速度。

IBM 的雄心還包括讓開發人員構建結合了經典和量子元素的復雜程序。這是因為許多開發人員希望將量子功能引入他們現有工作流程的特定部分，Johnson 說，還因為它可以幫助解決比量子硬件本身能夠解決的更大的問題。

這種量子經典混搭理念的核心是“電路編織”的概念。這是一系列技術，可以將量子計算問題拆分成可以在多個處理器上并行運行的塊，然后再使用經典計算機將結果重新拼接在一起。

在去年的概念驗證中，IBM 研究人員表明，他們可以使用一種稱為糾纏鍛造的電路編織方法，將可以在給定數量的量子比特上模擬的量子系統的大小增加一倍。

到 2025 年，該公司計劃推出一個電路編織方法工具箱，開發人員將能夠使用該工具箱來構建充分利用經典資源和量子資源的算法。為了支持這一點，他們還將采用“量子無服務器”方法，在這種方法中，開發人員無需考慮運行代碼需要什么硬件，并且根據需要自動提供量子或經典資源。（芯片招聘）

“無服務器模型允許開發人員專注于他們的代碼，在需要時按需使用資源，并且無需成為基礎設施方面的專家就可以訪問各種基礎設施資源，”Johnson 說。

該公司的路線圖預測，到 2025 年，所有這些東西很可能會齊頭并進，讓開發人員開始為機器學習、優化和物理模擬等領域開發成熟的應用程序。

來源：半導體行業觀察