全球最大的工業研究機構近日宣布計劃開發首個大型容錯量子電腦，預計在本世紀末實現實用且可擴展的量子計算。
科技公司 IBM（亦稱為 Big Blue）透露，其創新產品 Starling 將能在 200 個邏輯量子位上運行超過 1 億個量子閘。這項技術預計將在 2029 年於紐約州 Poughkeepsie 的新 IBM 量子數據中心建成，並將執行的操作數量是當前量子電腦的 20,000 倍。
Starling 將成為後續系統 IBM Quantum Blue Jay 的基礎，後者將擁有 2,000 個邏輯量子位，並能執行 10 億次操作。
IBM 在最近發佈的量子路線圖中概述了開發實用型容錯量子電腦的計劃。該公司表示，未來量子系統的完整計算狀態將需要的內存超過當前世界上最強大的超級計算機總和的 10 的 48 次方。
IBM 官員表示：「使用 Starling，使用者將能夠充分探索其量子狀態的複雜性，這超出了當前量子電腦所能訪問的有限特性。」
Starling 將成為全球首個大型容錯量子系統。這種具備數百或數千個邏輯量子位的量子電腦可執行數億至數十億次操作，並有助於加速藥物發現、材料研究及化學領域的時間和成本效率。
然而，與傳統電腦類似，量子電腦也需要進行錯誤修正，以在無故障的情況下運行大規模工作負載。為此，邏輯量子位由物理量子位組成，這些物理量子位是量子信息的基本單元，能在計算過程中檢測和修正錯誤。
IBM 強調：「創建能夠執行量子電路的更多邏輯量子位，並盡可能減少物理量子位的數量，對於大規模量子計算至關重要。」
IBM 董事長兼首席執行官 Arvind Krishna 表示，IBM 正在引領進入下一個量子計算層級。據他所述，這一計劃得到了公司推出 Quantum Loon 的支持。該處理器將在今年晚些時候測試 qLDPC 代碼所需的組件，包括長距離量子位耦合器。
IBM 還計劃在 2026 年推出首個模塊化處理器 Quantum Kookaburra，旨在同時存儲和處理編碼的量子信息。該系統將整合量子內存與邏輯運算，成為擴展大型容錯量子系統的基礎構建塊。
此外，該公司計劃在 2027 年發佈 Quantum Cockatoo，將兩個 Kookaburra 模塊通過「L-couplers」連接，實現量子芯片的更大網絡系統。
IBM 正在利用一種新設計來解決容錯問題，該設計採用量子低密度奇偶檢查（qLDPC）代碼。這種方法大幅減少了所需的物理量子位數量，與其他主要錯誤修正方法相比，能降低約 90% 的開銷。
該公司還發佈了兩篇技術論文來解釋這一方法，其中一篇顯示了 qLDPC 代碼如何提高指令處理和操作效率，另一篇則揭示了如何利用傳統計算資源實時管理錯誤修正和解碼。
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