IBM在周三首次展示了其实用量子计算的下一步路线图，推出了升级的处理器、软件和制造方法，表示这些将有助于在2026年前推动该领域实现经过验证的量子优势，并在2029年前达到容错的里程碑。

“量子优势”指的是量子计算机执行传统计算机无法匹配的任务的时刻。容错能力是指量子计算机在面对错误时保持其性能稳定的能力。如果IBM的路线图得以实现，那么IBM的Nighthawk处理器将在本十年末标志着朝着商业可行的量子计算机迈出的重要一步。

尽管IBM的公告使量子计算更接近于“Q日”，但新处理器仍然远未对保护比特币的加密构成威胁。

破解比特币的椭圆曲线密码学需要一台具有大约2000个逻辑量子比特的容错量子计算机，这在考虑错误修正后相当于数千万个物理量子比特。量子Nighthawk是一款120量子比特的处理器，旨在处理更复杂的计算，同时保持低错误率。

尽管如此，Q日正在逐渐逼近。首批Nighthawk系统预计将在2025年底之前交付给用户，未来的迭代预计到2028年将超过1000个连接的量子比特。该芯片通过218个可调耦合器连接每个量子比特，比IBM在2023年推出的Heron设计多出约20%。IBM表示，新架构允许电路复杂度提高约30%，支持高达5000个两量子比特门的计算。

Nighthawk是IBM的Starling路线图中的下一个重要节点，该路线图于7月宣布，计划在2029年前交付一台大规模、容错的量子计算机——IBM Quantum Starling。实现制造可扩展的工业用量子计算机的目标需要在模块化架构和错误修正等方面取得重大进展，这些进展在Starling的建设中被预期。

IBM的公告是在量子计算领域重新投资浪潮之后发布的。10月，谷歌表示其Willow处理器实现了验证的量子加速，完成了一项物理模拟，速度超过任何已知的经典超级计算机。这个结果重新引发了对比特币加密长期安全性的担忧。

为了支持其量子雄心，IBM与Algorithmiq、Flatiron Institute和BlueQubit合作推出了量子优势跟踪器，这是一个用于比较基准实验中量子和经典结果的开源平台。

IBM还宣布将扩展其Qiskit软件以匹配新硬件。该公司表示，Qiskit中的动态电路在100量子比特规模上提高了24%的准确性。新的C-API接口将Qiskit与高性能经典系统连接，以加速错误缓解，IBM声称这将减少提取准确结果的成本超过100倍。

到2027年，IBM计划增加机器学习和优化的计算库，以帮助研究人员建模物理和化学系统。

朝着容错能力的建设

IBM还宣布了其实验性量子Loon处理器的进展，该公司表示该处理器展示了实现容错量子计算所需的所有关键硬件组件。该芯片架构基于在其他测试系统中已证明的技术，包括连接远程量子比特的长距离“c耦合器”和在操作之间重置量子比特的能力。

该公司报告称，错误解码性能实现了十倍的速度提升，使用qLDPC代码在480纳秒内实现实时纠正——这一里程碑据称比预定时间提前了一年。

为了加速开发，IBM将其量子芯片的生产转移到位于纽约的Albany NanoTech Complex的300毫米晶圆生产线。该过渡据称使研究速度翻倍，芯片复杂性增加了十倍，并使多个处理器设计能够并行开发和探索。

IBM表示，这些更新标志着朝着可扩展的容错量子系统持续进展，并为未来几年社区验证的量子优势演示提供了基础。

“我们相信，IBM是唯一能够快速发明和扩展量子软件、硬件、制造和错误修正，以解锁变革性应用的公司，”IBM研究主任Jay Gambetta在一份声明中表示。

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