Page 36 - 企業轉型腳步不停歇2022年數位優先世界成形

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量子位元處理器Osprey;1,121量 子位元處理器Condor則預計在 2023年上市，能夠執行錯誤校正 等任務。「大家都在談論量子位元 的數目，這對於執行更複雜的運算 確實是很重要;」IBM Research研 究總監Darío Gil表示:「但是量子 位元數目的規模，只是我們衡量量 子處理器性能的其中一個面向。」
過去幾十年來，科學家對電腦 的假設，是利用與建立次原子粒子 (subatomic particles)行為模型 相同的一樣的物理學和數學。量 子力學描述我們周遭的一切，超 越傳統的電腦，在許多領域提供 了更好的模擬。建立量子電腦的 主要挑戰是雜訊──即使最小的 外部雜訊都會導致量子位元退相 干(decohere)的發生。
數目來定義量子處理速度。相似 於傳統運算中的每秒浮點運算， 改善QPU速度對實際的量子運算 來說相當重要。
Gil指出，Eagle處理器能讓 IBM的研究人員聚焦於三個量子性 能指標:規模、品質和速度;「為了 提升品質，Eagle利用控制電子和 軟體的量子位元製造最新進展， 這將有助於我們把它的量子數目 最大化。」
「為了獲得良好的性能，我 們需要在擁有許多量子位元，提 升相干時間與量子閘保真(gate fidelity)品質，以及有夠快的執行 速度讓量子運算得以實現三者間 取得平衡;」Sutor表示:「如果 這三個元素有任何一個太差或太 小，以該系統完成的量子運算就 沒有用。」
有用的量子運算需要盡可能 在更多的電路上執行，有些應用需 要超過十億個以上的電路層。在最 低層級，QPU的速度是受到底層架 構所驅動，因此IBM 選擇超導量子 位元，讓量子位元能夠更容易與諧 振器與處理器耦合，實現更快速的 量子閘、重設和讀出等基礎。
「為提高速度，Eagle將整合 經典的運算工作流程;」Gil補充: 「利用Qiskit Runtime和其他的 改善方法，來最大化每秒可執行的 量子電路數目，持續發展軟體系統 以跟上硬體的進步很重要。」IBM 計畫為金融、機械學習和化學等應 用，開發新的電路資料庫。
「雖然我們稱之為量子運算，」 Sutor指出:「它實際上是一個新 量子處理器和控制單元，與經典 運算的整合。而因為我們已經了 解經典運算部分，這讓我們擁有 龐大的優勢。」
量子的未來
IBM的433量子位元處理器 Osprey，「將會持續和社群一同發 展Qiskit開放源碼軟體開發平台， 我們將會與客戶與夥伴一起合作， 讓我們更接近有用且具突破性的 量子運算的產業應用。」
相較於65量子位元處理器 Hummingbird，Eagle多了將近兩 倍的量子位元。根據IBM說法，用 以開發先前幾代量子處理器的技 術必須加以結合和改進，以開發出 一個能夠利用先進3D封裝技術的 處理器。這個方法能作為1,000+ 量子位元Condor處理器的基礎。
Eagle處理器也被推廣成未 來量子運算演進的基礎。舉例來 說，每個額外的量子位元會使空 間複雜度(space complexity)加 倍，也就是可供執行量子演算法 所需的記憶體空間量。「量子力學 的數學明顯是多維度的;」Gil表 示:「數學裡的這種抽象就是大自 然運作的方式。這聽起來很像是 科幻小說，但是並非如此，它只是 科 學。」
www.eettaiwan.com | 2022年1月
量子處理器的演進
Egale是以較早期的Falcon 處理器「重六角形」(heavy hexagon)量子位元架構為基礎， 其中量子位元是連結到兩個或三 個鄰近的位元，就好像位於鑲嵌 六角形的角落與邊緣。這些連結 會降低由相鄰量子位元間的互動 所導致的潛在錯誤。Egale也能夠 結合讀出作業多工，減少在稀釋冷 卻步驟所需的電子元件和線路數 量要求。
隨著量子運算規模的擴展， 人們的關注焦點也轉向真實世界 的應用。而如果量子運算的擴展 可以藉由量子位元數目和量子體 積的品質來衡量，那麼量子處理 速度則是透過在一個合理的時間 內，這些量子位元所能執行的有 效工作來衡量。
IBM以每秒可處理的「量子電 路層」(quantum circuit layers)
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