IBM打造模塊化量子計算機 首次讓兩個量子芯片一起工作

參考消息網11月22日報道 據英國《新科學家》週刊網站11月20日報道，美國國際商業機器公司(IBM)在製造更大、更強的量子計算機的道路上取得了重大進展。它通過將兩個量子芯片連接在一起，執行了超出這兩者單獨能力的計算。這一結果是個積極的信號，表明該公司押注於模塊化方法給量子計算機擴容是可行的。

量子計算機有望比傳統設備更快速地解決某些問題，但量子計算機的建造目前仍存在重大難題，包括在使其規模足夠大的同時儘量減少錯誤。不同研究小組和公司正在採取不同方法解決這些難題。IBM目前的方法是使用超導芯片，這種芯片可由製造現有計算機硬件的機器生產。

這種方法面臨一個問題，即芯片的輸入和輸出線直徑比進行計算的量子比特要大得多。這意味着量子比特的間距必須比傳統處理器中晶體管的間距更大，可壓縮到芯片上的量子比特數量就少了。這就是IBM希望能夠將芯片連接起來的原因。

IBM的布萊克·約翰遜表示：“這是一場遊戲，要想贏，你得把它分成小塊才行。這是一個核心選擇，是我們在如何擴展系統方面做出的一個工程選擇。關於這種選擇的後果，既有科學問題需要回答，也有工程問題需要回答。”

這是因爲與傳統芯片相比，讓量子芯片相互通信要困難得多。傳統芯片是通過電信號的缺失或存在表示數據。量子計算機則依賴量子糾纏的奇怪法則，它不能簡單地通過線路傳輸。

爲了解決這一問題，研究人員已經開發出一種方法，將一對量子比特糾纏在一起，並將其中一個傳送至第二個芯片上，從而在兩個芯片之間建立量子連接，而這必須通過傳統計算機調解。IBM現已通過連接兩個“Eagle”量子處理器成功地證明了這一點。每個“Eagle”處理器有127個量子比特，可執行總共需要142個量子比特(這超過了單個芯片一次可以容納的量子比特數量)的計算。

英國牛津大學的斯特凡諾·戈喬索說，模塊化方法被認爲是最有可能實現的途徑。通過這種方法，當前的原型可以擴展成有用的量子計算機。不過截至目前，尚不清楚這是否很容易實現。

戈喬索說：“如果沒有糾纏，這就行不通了。但一旦有了糾纏，就可以利用瞬移將量子通道轉換爲經典通道——這一點懂的都懂。然而很明顯，實踐和理論是兩碼事。”

美國得克薩斯大學奧斯汀校區的斯科特·阿倫森說，將多個量子芯片連接在一起的想法已經討論了幾十年，而IBM如今正式向這一目標邁進，儘管仍有困難需要克服。

他說：“要想真正擴大超導量子計算機的規模，就需要一種保真度更高的產品，即可令數百或數千個超導芯片作爲一個整體運行的產品。”（編譯/文怡）