12月4日，美国国际商业机器公司（IBM）推出了第一台拥有1000多个量子比特的量子计算机，相当于普通计算机中的数字比特。但该公司表示，现在将转变方向，专注于使其机器更具容错性，而不是更大。

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IBM最新的量子处理器提高了其量子比特的可靠性。图片来源：IBM

多年来，IBM一直遵循量子计算的路线图，即量子比特数量每年大约翻倍。本次公布的芯片名为Condor，拥有1121个以蜂窝状排列的超导量子比特。

在此之前，IBM还创造了其他以鸟命名的创纪录机器，包括2021年推出的127量子比特芯片和去年推出的433量子比特芯片。

量子计算机有望执行某些经典计算机无法完成的计算。他们将利用独特的量子现象实现，如纠缠和叠加，这允许多个量子比特同时存在于多个集体状态。

但这些量子态是出了名的变化无常，且容易出错。物理学家们试图通过诱导几个物理量子位——每个都编码在超导电路中或者单个离子中—— 一起工作来表示一个信息量子位，或者“逻辑量子位”来绕过这个问题。

作为新策略的一部分，IBM还推出了一款名为Heron的芯片。该芯片有133个量子比特，但错误率创下了历史新低，之前的量子处理器错误率比其高3倍。

研究人员普遍表示，最先进的纠错技术将需要每个逻辑量子位对应1000多个物理量子位。一台能够进行有用计算的机器需要有数百万个物理量子位。

但最近几个月，物理学家为一种叫作量子低密度奇偶校验（qLDPC）的替代纠错方案感到兴奋。

根据IBM研究人员在arXiv发布的预印本成果，它承诺将这一数字减少至1/10甚至更多。IBM表示，他们现在将专注于制造能够在400个左右的物理量子位中容纳几个经过q LDPC校正的量子位的芯片，然后将这些芯片联网。

美国哈佛大学物理学家Mikhail Lukin认为，IBM做出了“优秀的理论工作”。“话虽如此，用超导量子比特实现这种方法似乎极具挑战性，甚至可能需要数年时间才能在这个平台上进行概念验证实验。”Lukin说。

Lukin和他的合作者也进行了类似的研究，希望用单个原子代替超导环来实现qLDPC。

问题在于，qLDPC技术要求每个量子比特至少直接连接到其他6个量子比特。在典型的超导芯片中，每个量子比特只与两三个相邻的量子比特相连。但是，凝聚态物理学家、IBM量子公司首席技术官Oliver Dial说，该公司有一个计划——将在其量子芯片的设计上增加一个层，以允许qLDPC方案所需的额外连接。

IBM12月4日公布的一份新的量子研究路线图显示，预计10年内，IBM将实现有用的计算，比如模拟催化剂分子的工作。

“这一直是一个梦想，而且是一个遥远的梦想。”Dial说，“实际上，让它离我们足够近，我们可以看到我们今天所处的位置，这对我来说意义重大。”

相关论文信息：http://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07915