ibm科學家表示，當與qiskit軟體工具結合使用時，156量子位的r2 heron量子處理器可以執行5000個雙量子位門操作，是之前最好的兩倍，這意味著它已經為複雜的量子計算做好了準備。
科學家們表示，在ibm對其量子系統進行了重大的硬體和軟體改進之後，該公司最新的量子計算機現在已經足夠強大，可以進行有用的科學研究。
新系統由兩部分組成：一個名為r2 ibm heron（去年推出的第二代晶元）的新型156量子位量子處理單元（qpu）；qiskit是一套旨在優化量子計算性能的軟體工具和演算法。
根據基準測試數據，其結果是一個新系統，執行任務的速度比以前的系統快50倍。作為參考，在ibm發表在《自然》雜誌上的2023年量子效用實驗中，其當時最強大的量子計算機在基準測試中運行工作負載需要122小時。新系統配備了r2 heron qpu，耗時僅為2.4小時。
ibm代表在一份聲明中表示，基於ibm全球數據中心的新型量子計算機可以解決材料、化學、生命科學、高能物理等領域的科學問題。
ibm量子副總裁jay gambetta在聲明中表示：「ibm量子硬體和qiskit的進步使我們的用戶能夠構建新的演算法，在這些演算法中，先進的量子和經典的超級計算資源可以結合在一起，結合各自的優勢。」
下一代量子處理
r2 heron qpu配備了156個量子位，排列在重六邊形晶格中 —— ibm所有量子處理器都使用這種拓撲結構。這使得該系統能夠可靠地執行多達5000個雙量子位門的量子電路 —— 這幾乎是2023年實用實驗中2880個雙量子位門的兩倍，它們由127量子位的eagle qpu提供動力。
雙量子位門對於釋放量子計算機的指數級能力至關重要 —— 在量子計算機中，系統中安裝的量子位越多，可以並行運行的計算就越多。單量子位門允許單個量子位旋轉或翻轉它們的狀態，而雙量子位門以成對的量子位運行，利用量子力學的定律，使它們之間能夠糾纏。雖然單量子位門可以在基本層面上發揮作用，但利用雙量子位門可以使量子計算機執行更複雜的計算。
新的r2 heron晶元還具有「兩級系統緩解」功能，有助於減少干擾對與周圍材料相互作用的量子位的影響。該系統還受益於糾錯軟體的改進，即使用qiskit的張量誤差網路緩解演算法（tem）。
進一步的軟體改進，包括最新一代運行時引擎的推出、優化數據移動和引入參數編譯，意味著新系統可以以每秒150000次電路層操作（clops）的速度運行。相比之下，2022年的基本性能僅為950 clops，今年早些時候首次引入優化數據移動時為37000 clops。
以量子為中心的超級計算
ibm的代表聲稱，最新的發展符合他們開發「以量子為中心」的超級計算機的願景 —— 將量子和經典計算機結合起來，比只使用量子計算機更快地獲得可行的結果。
這是因為混合系統可以並行處理工作負載，通過將任務的一部分分配給最適合它們的那一半系統來分解複雜的演算法。一旦解決了這些問題，軟體層就會無縫地將這些問題拼接在一起。
以量子為中心的超級計算的一個例子是在日本理化研究所，一個科學研究中心。2023年發表在arxiv預印本資料庫上的一篇論文概述了一種名為「量子選擇配置相互作用」的方法，科學家們正在使用量子硬體來模擬硫化鐵的電子結構。
riken的科學家們也開始了一個項目，通過將世界上最快的超級計算機之一「fugaku」與由heron qpu驅動的本地ibm system two量子計算機集成在一起，建立一個量子高性能計算混合平台。
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