IBM Plans to Launch Fault-Tolerant Quantum Computer by 2029

IBM计划在2029年前推出全球首台容错量子计算机，该机器能够执行1亿次复杂运算。这一目标的初步框架早在2022年的技术路线图中便已公布，当时该公司宣布将在2024年推出名为“Crossbill”和“Flamingo”的多芯片处理器。Crossbill是一款具有408个量子比特的处理器，首次将短程耦合技术应用于实际场景；而Flamingo则是一个1,386量子比特的处理器，采用长程耦合方案以提升创造性设计。 量子耦合器在当前及未来量子计算机中扮演关键角色，它们能够在不增加芯片制造难度、成本与时间的情况下实现逻辑层面上的量子比特扩展。除此之外，这些技术还能提升架构的设计灵活性。 2023年，IBM的研究人员取得了重大突破，开发了一种基于量子低密度奇偶校验码（qLDPC码）的数据存储方案。这种编码方法可以将12个逻辑量子比特编码为144个物理量子比特，并借助144个辅助量子比特，共计288个物理量子比特来实现纠错功能。虽然传统的表面码（surface code）一直是超导量子计算的主要纠错策略，因其高错误容忍率和对邻近耦合的支持，但IBM已经验证qLDPC码在纠错性能上能与表面码相媲美，甚至可能更高效。qLDPC码仅需十分之一的物理量子比特即可实现相同的功能，这是其显著优势所在。 在最近的一篇arXiv预印本论文中，IBM详细描述了一种模块化的量子错误检测和纠正框架，该框架基于2024年在《Nature》杂志上提出的双变量自驾驶码（或称为gross码）。同时，IBM还发布了一篇配套的论文，首次提出了一种精确、快速且紧凑的解码器方案，这种解码器能够高效地部署在FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）上，实现实时解码功能。 “这增强了人们对IBM量子纠错方法的信心。”英国量子计算初创公司Riverlane的解码主管Neil Gillespie评论道。 目前，IBM的量子技术已经在行业中处于领先地位。该公司通过云平台和客户现场设施部署了多台量子计算机，其中许多配备了156量子比特的Heron处理器。根据IBM官方的说法，Heron是迄今为止性能最强的量子处理器之一，不仅应用于IBM Quantum System Two系统，也广泛集成于其他量子计算平台。