IBM的量子技术扩展路线图
早在1969年，人类克服了前所未有的技术障碍创造了历史：我们把自己的两个人送上了月球，并安全返回。今天的计算机是有能力的，但当涉及到准确捕捉我们宇宙最精细的细节时，肯定是受地面限制的。如果你将思维局限于你所知道的计算世界，那么建造一种真正捕捉原子行为的设备-并能够利用这些行为来解决我们这个时代一些最具挑战性的问题-似乎是不可能的。但就像登月一样，我们有一个终极目标，那就是进入一个经典计算机无法企及的领域：我们想要建造一台大型量子计算机。未来的量子计算机将填补传统计算机步履蹒跚的空白，控制原子的行为，以便跨行业运行革命性的应用程序，产生改变世界的材料或改变我们做生意的方式。
今天，我们将发布路线图，我们认为这将把我们从今天嘈杂的小规模设备带到未来的百万以上的量子比特设备。我们的团队正在开发一套可扩展的、越来越大和更好的处理器，其中包括一个1000多量子位的设备，名为IBM Quantum Condor，目标是在2023年底。为了在秃鹰之外安装更大的设备，我们正在开发一种比目前商业上可用的任何冰箱都要大的稀释冰箱。多亏了业界领先的知识、多学科的团队和改进这些系统每个元素的敏捷方法，这张路线图将我们带向了未来超过100万个量子比特处理器的道路。一直以来，我们的硬件路线图处于一项更大使命的核心：设计一台通过云部署的全栈量子计算机，世界各地的任何人都可以编程。
IBM Quantum团队建造量子处理器--依靠基本粒子的数学来扩展我们的计算能力的计算机处理器，运行的是量子电路，而不是数字计算机的逻辑电路。我们使用人造原子的电子量子态来表示数据，这些电子量子态被称为超导跨声子量子比特，这些量子比特由微波脉冲序列连接并操纵，以便运行这些电路。但由于与外界的相互作用，量子比特很快就会忘记自己的量子态。我们团队今天面临的最大挑战是找出如何控制这些量子比特的大型系统，以足够长的时间和足够少的错误，来运行未来量子应用所需的复杂量子电路。
IBM自2000年代中期以来一直在探索超导量子比特，在2010年代初增加相干时间并减少误差，以实现多量子比特设备。从量子比特到编译器，系统各个层面的持续改进和进步使我们能够在2016年将第一台量子计算机放入云中。我们为我们的工作感到自豪。今天，我们在IBM Cloud上维护了二十多个稳定的系统，供我们的客户和公众进行实验，包括我们的5量子位IBM Quantum Canary处理器和我们的27量子位IBM Quantum Falcon处理器-我们最近在其中一个处理器上运行了足够长的量子电路，宣布Quantum Volume为64。这一成就不是建造更多量子比特的问题；相反，我们对编译器进行了改进，改进了两个量子比特门的校准，并根据对微波脉冲的调整发布了噪声处理和读出的升级。所有这一切的基础是硬件，采用世界领先的设备指标，采用独特的工艺制造，以实现可靠的产量。
在努力改进我们的小型设备的同时，我们还将吸取的许多经验教训融入到一个积极的路线图中，以便扩展到更大的系统。事实上，这个月我们悄悄地向我们的IBMQ网络成员发布了我们的65量子位IBM Quantum Hummingbird处理器。该器件具有8：1读出多路复用功能，这意味着我们将8个量子位的读出信号合并为1个，从而减少了读出所需的总布线和元件数量，提高了我们的扩展能力，同时保留了Falcon一代处理器的所有高性能特性。我们已经大大缩短了相关控制系统中的信号处理延迟时间，为即将到来的反馈和前馈系统功能做好准备，在量子电路运行的同时，我们将能够基于经典条件控制量子比特。
明年，我们将首次推出127量子位的IBM Quantum Eagle处理器。EAGLE具有多项升级功能，以超越100量子比特的里程碑：至关重要的是，直通硅通孔(TSV)和多级布线提供了有效分散大密度经典控制信号的能力，同时保护分离层中的量子比特，以保持高相干时间。与此同时，我们在连通性和减量化之间取得了微妙的平衡
2023年，我们将首次亮相1121个量子位的IBM量子秃鹰处理器，吸收从以前处理器中吸取的教训，同时继续降低关键的两个量子位错误，以便我们可以运行更长的量子电路。我们认为秃鹰是一个转折点，一个里程碑，标志着我们有能力实施纠错和扩大设备规模，同时足够复杂，可以探索潜在的量子优势-我们可以在量子计算机上比在世界上最好的超级计算机上更有效地解决这些问题。
建造秃鹰所需的开发将在扩大量子计算机的规模方面解决一些最紧迫的挑战。然而，随着我们探索更远超过千量子比特的领域，今天的商业稀释冰箱将不再能够有效地冷却和隔离这种潜在的大型、复杂的设备。
这就是为什么我们还推出了一款10英尺高、6英尺宽的“超级冰箱”，内部代号为“金眼”，这是一款比目前任何商业冰箱都大的稀释冰箱。我们的团队在设计这个庞然大物时考虑到了一个百万量子比特的系统-并且已经开始了基本的可行性测试。最终，我们展望了未来，量子互连链接稀释冰箱，每个冰箱拥有100万个量子比特，就像内部网连接超级计算处理器一样，创造出一台能够改变世界的大规模并行量子计算机。
知道前进的道路并不能消除障碍；我们面临着技术进步历史上一些最大的挑战。但是，有了我们清晰的愿景，容错量子计算机现在感觉像是在未来十年内可以实现的目标。
