IBM推出Eagle量子处理器 预计2023年超越传统电脑
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IBM在今天 (11.15) 举行 2021年度量子峰会（Quantum Summit），宣布最新的量子处理
器，代号为 Eagle，可操作和连接 127 个量子位元的处理器。
IBM 高级副总裁兼研究总监 Darío Gil 博士说：“'Eagle' 处理器是朝着量子计算机能
够在有意义的水平上超越经典计算机的那一天迈出的重要一步。” “量子计算有能力改
变几乎所有领域，并帮助我们解决这个时代最大的问题。这就是为什么 IBM 继续快速创
新量子硬件设计，为量子和经典工作负载构建相互赋能的方法，并创建一个对采用量子计
算至关重要的全球生态系统。”
量子计算应用程序——现在由 IBM 的 Eagle加速——可以应用在机器学习优化：材料和
分子建模，到药物和能源工业研究领域。现在，量子计算机可以解决经典计算系统无法破
解的计算问题。但，Eagle 仍然只能通过其 IBM Quantum Network 计划在 IBM Cloud 上
作为探索性设备提供。
IBM 的 Eagle 自然地建立在公司先前的设计决策之上。它遵循 2019 年的 65 量子位元
蜂鸟 (2020) 和 27 量子位元 Falcon 处理器，并从这两种架构中吸取经验教训，以实现
比以往任何时候都更复杂的量子电路。虽然量子位可以看作是笔电内核的等价物，但量子
电路代表了这些内核的排列方式——它们如何划分为量子门和测量。
IBM 设计 Eagle 的理念：
结合和改进在前几代 IBM Quantum 处理器中开发的技术，以开发包括先进 3D 封装技术
在内的处理器架构，相信这些技术可以构成处理器的支柱，包括IBM计划的 1000+ 量子
位 Condor 处理器。Eagle 基于 Falcon 处理器首次推出的重六边形量子位元布局，其中
量子位元与两个或三个相邻的量子位元连接，就像坐在镶嵌六边形的边缘和角落一样。这
种特殊的连接性降低了由以下因素引起的错误的可能性相邻量子位之间的相互作用——显
著提高了功能处理器的产量。
为了增加量子比特的数量，IBM 工程师必须找到新的方法来扩展量子计算的三个平面之间
的复杂平衡：规模、质量和速度。规模是指任何给定系统中存在的量子比特数——以及可
用电路层操作的复杂性。质量是指可以执行可用工作的量子比特数，它本身通过量子体积
表示。最后，一个量子系统的速度是由它的标准化 CLOPs 得分，依据 IBM 提出的性能标
准。
为了减少可能干扰量子相干性的元素数量，IBM 更改了量子位排列并减少了量子位控制所
需组件的数量——作为量子计算系统一部分的任何元素都不可避免地会导致系统失衡。为
了减少量子位控制操作的影响，IBM 的研究人员在 Eagle 量子处理器的几个层中分布了
控制线，同时量子位保持在自己的隔离层上——从而减少了微妙量子态的不稳定（那些可
以地球上的任何经典计算机都无法描述）。反过来，这允许增加系统可以包含的总量子比
特数。
IBM 的计划是大胆的；该公司显然倾向于将量子作为下一个计算时代，量子优势的目标是
主要动力（量子优势只是描述了一种计算状态，其中经典计算系统和量子计算系统之间存
在明显的性能和复杂性差异）。该公司在该领域的贡献 -量子体积的行业定义标准以及有
望成为量子性能基准单元 CLOP 的开发。通过从IBM最初的 27 量子位 Falcon 处理器每
年的复杂度跃升，IBM 已经执行了它自己设计的路线图，就是最早将在 2023 年实现量子
优势路线图 (Quantum Advantage Roadmap)。
因此，IBM 预计到 2022 年，从 Eagle 中的 127 个量子位到 433 位量子处理器（
Osprey），一年内可用量子位将增加三倍。Condor 是 IBM 预计 2023 年推出的量子处理
器的代号，最早将在 2023 年提供多达 1,121 个量子位，预计在两年内将可用量子位总
数增加 10 倍。
2019 年，IBM 推出了 IBM Quantum System One，这是世界上第一个整合型量子计算系统
，IBM已经部署这些系统作为其基于云计算的IBM量子服务的基础上，在美国及在德国的弗
劳恩霍夫协会、德国领先的科研机构、日本的东京大学和美国克利夫兰诊所推出。还有，
IBM刚与新伙伴韩国延世大学也使用IBM量子系统。IBM期望随着继续扩展其量子处理器，
有望在 IBM Quantum System One 的基础架构之外成熟。
而IBM Quantum System Two 旨在与 IBM 未来的 433 量子位和 1,121 量子位处理器配合
使用，IBM Quantum System Two 原型机预计将于 2023 年投入使用。IBM Quantum
System Two 的设计将结合新一代可扩展量子位控制电子设备以及更高密度的低温组件和
电缆。此外，IBM Quantum System 2 引入了与 Bluefors 联合设计的全新低温平台，采
用新颖、创新的结构设计，最大限度地为大型处理器所需的支持硬件提供空间，同时确保
工程师可以轻松访问和维护硬件。