墨媒体：IBM官宣5年内普及量子算力云2023实现几千2026实现百万级量子比特

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摘要

1998年：IBM、牛津、伯克利、斯坦福和麻省理工学院的研究制作了2比特计算系统

2016年：IBM推出Q网络，允许其他公司通过IBM云服务来体验量子计算机

2018年：谷歌制造出72比特的计算系统。

昨日（2021年2月4日）：IBM发布5年内量子计算发展路线图

2021年：IBM计划发布Qiskit运行时(runtime)

2023年：IBM将推出数千个量子比特的硬件（可破解BTC的RSA算法）

2026年：实现百万级量子比特量子算力云

1998年，IBM、牛津、伯克利、斯坦福和麻省理工学院的研究人员制作了一个2比特的计算系统。2018年，谷歌证实它能够制造出72比特的计算系统。而Rigetti公司宣布其将使量子计算系统得到进一步发展：在一年内发布一个128比特的量子系统。

尽管围绕量子计算的宣传热度只增不减，但面对不断涌入的风险资本，质疑声也层出叠见。为消除疑虑，今日IBM发布了一份量子计算发展路线图，旨在传递IBM对这一新兴技术的信念和商业化路径。

图1｜IBM量子计算发展路线图（来源：IBM）

IBM认为：量子硬件实现5年内商业化应用，是可以遵照一个可行的时间表来逐步执行的。

接下来面临的挑战就在于，如何让公司和开发者来使用其工具，尝试编写应用程序，从而真正应用量子计算。

像谷歌和微软这样的大型科技公司，早已部署并实施了量子计算项目。与此同时，量子初创公司也一直在从风投公司处筹集稳定的资金。

IBM一直以来，都在十分积极地参与搭建量子计算行业框架。2016年，IBM推出了Q网络，允许其他公司通过IBM的云服务来体验量子计算机。

1. 量子计算指数增长：IBM期望在5年内普及量子计算

量子计算即将发生指数增长，量子计算软件将彻底颠覆人们对计算的认识。

IBM希望量子计算实现跨越的时间仅需短短几年，早在2020年9月，IBM就发布了其量子硬件路线图，清晰地展示了通往1000多个量子比特的路径。并确定了在此过程中预期出现的挑战，提出了应对这些挑战的解决方案。

图2｜IBM2020年量子硬件路线图（来源：IBM）

为量子计算的发展创造合适的条件，并在这十年内对分布式计算生态系统进行所谓的变革，需要付出巨大努力。IBM必须吸收过去50年从经典计算中学到的经验教训，同时飞速加快量子和经典系统的集成。

值得庆幸的是，这次，IBM将借助开源社区的力量，来动员全球所有的开发者。在此基础上，云原生部署量子工作负载，打破潜在壁垒，尽快在5年内普及量子计算技术。

IBM很清楚，软件开发最好是通过协作来完成，因为集合各个不同需求的生态系统效果最佳。而量子计算也不例外，IBM希望所有的开发人员，都参与到以下三个关键部分的工作当中，从而为随后的工作打下基础。

(1) 基础层上，量子内核开发人员正在创建一个可以时序、脉冲控制的高性能量子线路；

(2)量子算法开发人员依靠这些线路来开发具有突破性的量子算法，比当今经典计算解决方案更具优势；

(3) 最后，量子模型开发人员将这些算法应用到现实世界的用例中，以便为化学、物理、生物、机器学习、组合优化甚至金融领域，开发量子模型。

IBM的发展路线图旨在为每个开发者提供其所需工具，来生产最佳的量子线路、量子算法和量子模型，同时最大程度地提高彼此之间的协作。

2. 内核算法模型：4000量子比特算力足以破解RSA加密算法

IBM正在为底层量子内核开发人员进行重要更新，致力于为其开发线路API(circuit APIs)。今年，IBM计划发布Qiskit运行时(runtime)。

Qiskit运行时重新将经典-量子工作负载考虑进去，这样一来，上传并在量子硬件旁边的经典硬件上执行程序时，大大减少了用户计算机与量子处理器之间通信所产生的延迟。

图3｜IBM Qiskit优化模块（来源：IBM）

IBM所做的这些改进，将使用电路迭代执行的工作负载加速100倍，加速后的量子系统在短短几个小时内即可运行工作，而今天，这可能需要几个月的时间。

IBM不仅提升了系统容量，其系统还将运行更多种类的量子线路，允许用户解决以前任何量子处理器都无法解决的问题。

更新的软件接口，加上IBM正在进行技术开发，允许量子内核开发人员在2022年之前运行动态线路。而那些包含经典和量子指令的线路，需要在量子比特的相干时间内运行。

进入2023年之后，IBM将推出用于处理大型量子比特结构的线路库和高级控制系统，使其量子内核开发人员能够充分利用数千个量子比特的硬件；当量子比特达到4000比特时，将在几秒内破解BTC等主流数字货币的基础加密算法：RSA算法

IBM的量子算法开发人员与其量子内核开发人员，关注的目标不同。量子算法开发人员在探索量子线路的潜在突破性新应用时，需要高效执行作业。

量子算法开发人员将寻找利用量子计算能力的新方法，但此过程中无需考虑编程硬件的复杂程度。对于这些开发人员，IBM将继续改进并推出新的工具，以有效地建立、实施量子线路。

3. “无摩擦”发展量子计算云：5年内普及量子算力的应用

展望2025年及以后，IBM认为“无摩擦”量子计算的梦想将成为现实，而“无摩擦”指的是硬件不再是IBM用户或开发者需要考虑的一个问题。

到那时，IBM设想量子计算堆栈上所有级别的开发人员，都将依赖于其先进的硬件，和IBM基于云的API，这些将使其与高性能计算资源无缝衔接，从而全面突破计算的极限。

IBM希望朝着这个真正“无摩擦”的开发框架发展，为其用户、客户和量子计算社区，提供最佳量子计算机体验。

截至目前，IBM一直都在不断地履行自己的承诺。看来，2026年实现100万量子比特这事儿，他们是认真的。

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原文链接： 量子客 ?https://mp.weixin.qq.com/s/uogQW8Z1-J69xt05LnR71w

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编译者/作者：MoMedia

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