IBM擴建紐約州量子數據中心，打造全球擁有最多可用量子計算機的單一設施

當前，量子計算正逐漸成為推動創新的重要力量。近期，IBM 公司在量子計算硬件和軟件方面取得了新進展，為這一前沿領域的發展注入了新的活力。

該公司日前宣佈，其完成了位於美國紐約州波基普西（Poughkeepsie）的量子數據中心的最新擴建工程。

該中心現已成為全球擁有最多可用量子計算機的單一設施。同時，這些設備是其通過雲向全球客戶提供的十幾台量子計算機中的一部分。

為了實現將實用量子計算推向全世界的使命，IBM 近年來一直堅持投資並部署先進的量子硬件架構。2023 年底，它首次推出了量子蒼鷺（Heron）處理器，現已在波基普西的量子數據中心投入使用。

據介紹，基於蒼鷺處理器的系統通過雲端提供服務，其性能較兩年前的量子計算機提升了 16 倍，速度提高了 25 倍。包括兩台基於蒼鷺處理器的計算機在內，其量子數據中心內的系統都是「實際級」的。

所謂實用級，是指量子計算機運行量子電路的準確性已經超過了經典計算機的模擬能力。這為全球用戶開闢了探索新的計算領域的可能性，推動了能夠釋放量子優勢的新型量子算法的發現。

該公司量子計算部門副總裁傑伊·甘貝塔（Jay Gambetta）表示：「自 2016 年 IBM 首次在雲端提供量子計算機以來，我們在量子硬件和軟件方面不斷突破界限，建立了最大、性能最高的全球可訪問量子系統……我們將與 250 多個組織組成的網絡合作，加速量子計算領域的發現步伐。」

在軟件方面，其量子軟件堆棧 Qiskit 性能十分優異，正在推動全球量子軟件和服務生態系統的形成。

最近，該公司還宣佈開放其軟件堆棧，使用戶不必完全依賴其工具。

目前，該公司支持六個第三方 Qiskit 功能，這些功能主要分為兩類：

第一類，獨立應用程序。

面向無量子計算編程專業知識的用戶，提供問題解決方案。例如，計算分子基態能量和執行優化。

第二類，能夠提高現有量子硬件性能的工具。

這些工具旨在處理量子計算中常見的錯誤問題。

它們可以通過兩種方式處理錯誤。一是通過設計電路來避免最可能產生錯誤的情況，二是檢查算法的最終狀態，評估是否可能發生錯誤並進行相應調整。

第三方公司比如 Q-CTRL、QEDMA、Algorithmiq 和 QunaSys，正在為 Qiskit 功能目錄提供各種工具和服務。

這些工具旨在簡化構建和運行實用級量子算法的過程，或將為實現真正有用的量子計算打開大門。

Q-CTRL 的 CEO 米高·比爾楚克（Michael Biercuk）表示：「我們構建的軟件專注於從最低級別的硬件操作（我們稱之為量子固件）到編譯和幫助用戶將問題映射到硬件上執行的策略。（同時）我們專注於應對處理器內部可能發生的各種錯誤。」

QEDMA 的 CEO 阿西夫·西奈（Asif Sinay）補充道：「當有人向我們發送算法時，我們只關注他將要運行的特定門，然後根據他發送給我們的東西進行分析。有時可以壓縮算法，可以在算法內部做一些改變。」

甘貝塔表示，他和公司同事最近做的事情之一是用 Rust 重寫 Qiskit 堆棧。人們期望編譯後的代碼能夠帶來更好的整體性能，而這可能也是該公司開發跨平台基準測試套件的動機。

該套件涉及到從算法的抽像表示生成量子電路，接著需要操縱和優化電路，然後檢查生成的電路需要多少門操作（通常越少越好）以及轉換速度有多快。

該公司認為 Qiskit 在測試中表現非常出色，同時這些細節也讓我們得以一窺量子計算軟件堆棧領域的現狀，因為測試中包括了七種不同的軟件堆棧。

其中一個細節是，構建量子電路並不會耗費大量時間：大多數任務在一秒或更短的時間內完成，即使是一個軟件包的最差結果也只花了一分鐘多一點的時間。不過，許多軟件包未能完成部分測試，因此依然存在一定的優化空間。

未來，波基普西數據中心將繼續作為 IBM 量子網絡的全球中心，而公司也在擴展其全球系統隊列，包括即將在德國埃寧根開放的第二個量子數據中心。

除了量子計算，其還計劃在美國紐約州繼續培育更加廣泛的技術生態系統，以在半導體、混合雲和 AI 領域釋放新的發現和機遇。

毫無疑問，隨著量子計算技術的不斷進步，人類正站在一個新的計算時代的門檻，量子計算的實用化進程正在加速。

雖然挑戰依然存在，但量子計算有望在未來幾年內為各行各業帶來革命性的變化，解決當前經典計算難以應對的複雜問題。

我們也期待隨著量子計算技術的進一步發展，能夠給科學研究、藥物發現和金融建模等領域帶來新的突破。

參考資料：

https://newsroom.ibm.com/2024-09-26-ibm-expands-quantum-data-center-in-poughkeepsie,-new-york-to-advance-algorithm-discovery-globally

https://arstechnica.com/science/2024/09/ibm-opens-its-quantum-computing-stack-to-third-parties/

排版：朵克斯