2021年11月16日IBM举行了一年一度的IBM量子峰会，并就其量子计算活动的现状和计划发表了七项重要声明。尽管媒体大肆宣传127量子位的Eagle处理器，但许多其他声明都被忽略了，有些甚至可能比Eagle本身更重要。这里是他们提到的一些关键的事情。

1、127量子位Eagle处理器

IBM自2020年9月以来就在其公共路线图中加入了该处理器，并在今年频繁提到它。因此，这应该不会让任何一个一直关注这个行业的人感到意外。我们要指出的是，IBM Eagle发行版是即将推出的几款我称之为“青春期大小”(大于75量子位)的量子计算机中的第一个。其他已经讨论过这种尺寸机器的近期路线图的公司包括Rigetti、ColdQuanta、Atom Computing、Pasqal，也许还有其他一些公司。这种规模的计算机的一个关键特征是，它们的操作不能再用经典计算机来模拟，因为每增加一个量子位，所需要的计算资源就增加一倍。因此，这些大型机器的经典模拟成为一个棘手的问题。

这台机器包含了IBM在他们之前的猎鹰级处理器上的所有创新，包括重型十六进制拓扑，激光退火来微调量子位，复用读出来减少电缆的数量，并添加了3D封装来更好地连接路由。他们计划于2022年推出的下一代“Osprey”433量子位机将具备所有这些创新技术，并将通过新的柔性电缆添加可扩展的I/O，改进的控制电子设备，以及称为IBM System Two的新封装。

这台机器目前还不能提供给他们的客户，但预计将在12月开始提供给他们的高级客户。这台机器在列出它们的机器的网页上被列出为IBM_Washington，但关键参数，如量子体积，还没有发布。我们希望IBM继续对机器进行校准和调整，以实现可能的最佳量子位质量。但这可能是一个挑战，因为添加更多的量子位有时会降低整体量子位质量水平。例如，具有27个量子位的IBM的IBMQ_Falcon机器显示的量子体积为128，而具有65个量子位的IBMQ_Brooklyn机器显示的量子体积仅为32。

2、IBM量子系统2

有一件事让我们感到惊讶，那就是IBM宣布他们将采用一种新的物理形态因素，并将其打包，他们称之为IBM量子系统2。我们预计，他们2019年才推出的IBM System One形式因子将足以支持他们所有的设计，直到计划于2023年推出的1121量子位秃鹰设计。然而，他们已经决定，Eagle将是最后一代使用IBM System One的飞机，而他们未来的433鱼鹰和1121秃鹰将使用新的IBM Quantum System Two型号。IBM正在与稀释冰箱制造商Bluefors合作开发这一技术，采用这一技术的一个关键动机是提供模块化。IBM正在探索的一个概念是未来的量子数据中心，它包含连接在一起的多台量子计算机。IBM量子系统的两个形式因子被安排在一个六边形的形式因子中，这可能使多台相邻的量子计算机更容易定位。它还将提供新一代可扩展的量子位控制电子产品以及高密度低温元件和电缆。

图1 显示IBM量子系统的六角形因子的概念图

3、改进的量子比特相干时间和门保真度

如上所述，仅仅改进量子位的数量是不够的。IBM也在努力提高量子位的质量水平。目前，他们拥有的最好的在线机器，如IBMQ_Kolkata或IBMQ_Montreal, T1相干时间为100微秒，平均CNOT门误差约为0.01。他们在会议上描述了最近的实验，将相干时间增加到300 - 600微秒，CNOT门误差在0.001。这将是非常显著的改进，但我们不确定所有这些优点是否已经进入127量子位的IBM_Washington机器。几周后，我们将知道IBM何时发布该机器的一些质量指标。从长远来看，他们的目标是在2024年实现秃鹰级机器的相干时间约1毫秒(1000微秒)，栅极误差水平约为0.0001。

4、提高了速度

IBM最近一直在强调循环执行速度，并重申这是他们的重点。最近，我们在讨论CLOPS(电路层每秒操作次数)度量以及Qiskit运行时的文章中描述了他们在这一领域的许多活动，以简化量子计算机和经典计算机之间的接口。IBM宣布他们已经在所有当前活动的机器上完成了Qiskit Runtime的实现。

5、电路编织和动态电路

IBM也一直在探索如何利用经典计算机与量子计算机的结合，在计算机的能力上提供协同改进。他们称之为电路编织的一种技术包括将一个大量子电路分成几部分，分别运行这些部分，然后让经典计算机将这些部分组合起来得到答案。虽然这可能并不适用于所有的量子电路，但这种方法可能允许用户减少运行程序所需的量子位数或电平，并可能允许用户在较小的机器上解决更大的问题。另一个用途是实现各种形式的错误缓解，通过进行多次量子运行，并让经典计算机将它们组合在一起，以提供更准确的结果。这两种技术都通过以更长的运行时间为代价提供更大的规模或更高的精度来进行权衡。这就是为什么在上一节中讨论的提高速度是重要的另一个原因。

IBM计划在2022年进行的另一项创新被称为动态电路。霍尼韦尔在2020年推出了类似的产品，他们称之为中路测量。其思想是，一个量子程序可以测量一个单独的量子位，并根据测量的结果在代码中取一个分支。除了提供分支能力外，动态电路还可以实现量子位元复用。一个量子位可以被测量、重置，并在以后的计算中用于其他事情。这种能力还可以减少实现计算所需的量子位数。IBM提到他们可以使用这种技术用5个量子位模拟水分子。

6、与IBM云的无服务器计算和集成

到目前为止，IBM量子云已经从标准IBM云中分离出来。但这将在2022年改变。他们将进行集成，以便他们的标准IBM云客户可以使用他们的IBM云帐户访问IBM量子云。有限测试将于1月开始，完整测试将于3月开始，2022年夏季全面上线。IBM的目标是实现无摩擦计算，他们正在采取措施让用户尽可能容易地利用他们的能力。他们的目标是为客户提供无缝扩展，这样他们就可以使用功能，而不用担心配置他们需要使用的系统，而且客户只需要为他们实际使用的消费付费。

7、更多系统安装在外部

今年早些时候，IBM在德国和日本安装了他们在美国以外的两个系统。在量子峰会上，他们还宣布将在韩国首尔延世大学安装一个系统。此外，IBM计划在克利夫兰诊所安装IBM量子系统一号，但在会议上也提到，他们还将在未来的某个时候在克利夫兰诊所安装基于IBM量子系统二号的机器。

总结

也许可以用两个数学公式来概括IBM的量子策略。第一种是性能=规模+质量+速度。第二个是价值=性能+能力+无摩擦。因此，重要的是要理解IBM正在许多不同的维度上工作，以不断改进他们的量子工作。IBM研究员兼Quantum副总裁Jay Gambetta发表评论称，只要IBM继续遵循他们的路线图，我们将开始看到终端用户在2023年之前通过他们的Condor类机器获得量子优势。