近日，美國IBM公司推出迄今為止全球最強(qiáng)大的433比特量子計(jì)算機(jī) “魚鷹”，同時(shí)宣布明年將發(fā)布1000比特量子計(jì)算機(jī)。

IBM 433-Qubit 芯片 “Osprey”來源：IBMIBM研究主管Dario Gil表示：“IBM 仍有望推出超過1000個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)，為了進(jìn)一步擴(kuò)展，我們正在研究一種新方法，當(dāng)我們突破Osprey芯片的尺寸極限時(shí)，其實(shí)它已經(jīng)是非常大的系統(tǒng)了。明年，1000個(gè)量子比特系統(tǒng)將會(huì)更大，所以我們一直在設(shè)計(jì)基于模塊化的量子計(jì)算機(jī)整機(jī)架構(gòu)。”該模塊化系統(tǒng)正是IBM Quantum System Two。中國量子計(jì)算專家解讀

正在參與建設(shè)中國第一條量子芯片生產(chǎn)線的中科大博士賈志龍進(jìn)行了分析研判：

(1) 對(duì)比上一代Eagle芯片，Osprey在芯片布局和連接架構(gòu)上基本維持了一致，后者的橫向尺寸比前者擴(kuò)大到了3倍，量子比特?cái)?shù)量也擴(kuò)展到了3.4倍左右。量子芯片采取整片擴(kuò)展而非模塊化拼接，這意味著IBM掌握了更大尺寸的整片高品質(zhì)量子比特芯片制造技術(shù)。

（2）目前IBM Q云平臺(tái)上還沒有將Osprey芯片上線供公眾使用, 所以看不到細(xì)節(jié)的參數(shù)。不過從他們的宣傳報(bào)告里可以看到Osprey芯片/芯片系統(tǒng)的兩項(xiàng)宏觀指標(biāo)：QV 512，CLOPS 15K。相比他們之前性能最好的兩款芯片27qubit-Falcon(QV 128，CLOPS 2K)和127qubit-Eagle(QV 64，CLOPS 850) 都有顯著提升。可以看出他們?cè)谛酒恼w質(zhì)量上實(shí)現(xiàn)了不小的改善，應(yīng)該也有他們測控系統(tǒng)升級(jí)的功勞，因?yàn)橥ǔ＿@兩項(xiàng)宏觀指標(biāo)是存在權(quán)衡和取舍的。

賈志龍表示：“量子芯片加工制造能力上，我們和國外的差距在拉大。量子芯片加工繼承了集成電路制造技術(shù)。提升集成芯片自主生產(chǎn)制造能力，任重而道遠(yuǎn)，我們?nèi)ψ汾s。大規(guī)模量子芯片設(shè)計(jì)能力對(duì)工程化量子計(jì)算機(jī)也至關(guān)重要，這方面我們同樣要緊跟國際巨頭，目前我們研發(fā)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的QEDA軟件“本源坤元”，還在不斷更新迭代，以適應(yīng)新的挑戰(zhàn)。”在如何應(yīng)對(duì)或者說在如何追趕這方面，賈志龍說道：“感受最直接的還是人才問題，需要有更多優(yōu)秀的人才加入量子計(jì)算賽道。因?yàn)榱孔佑?jì)算的愿景過于強(qiáng)大，中國必須要掌握這項(xiàng)技術(shù)，落后就要挨打已經(jīng)成古訓(xùn)了。從當(dāng)前國際形勢(shì)看，別人做出來一定不會(huì)給我們用的，所以別想著買進(jìn)口貨了，我們只能靠自己做，并且是完全自主可控的國產(chǎn)整機(jī)。”

IBM透露，Quantum System Two系統(tǒng)的目標(biāo)是在明年年底前上線，它將通過連接多個(gè) Quantum System Twos成為“以量子為中心的超級(jí)計(jì)算”的構(gòu)建模塊，通過連接其中的三個(gè)系統(tǒng)，可以構(gòu)建一個(gè)擁有多達(dá)16632個(gè)量子比特的系統(tǒng)。

不久前，IBM還推出了第三代量子測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)很快就能以更低的成本控制單個(gè)機(jī)架中的400個(gè)量子比特，當(dāng)然在性能指標(biāo)方面也取得了突破，量子體積從128提高到512，效率上也得到了提高，每秒電路層操作(CLOPS) 從1.4k到15k 。

中國量子計(jì)算專家解讀

研發(fā)出中國第一套量子計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的中科大博士孔偉成表示：“IBM新推出的第三代測控系統(tǒng)，具有高集成度，高效率和低成本等特點(diǎn)。射頻信號(hào)的生成采用了射頻直出方案取代傳統(tǒng)的二次變頻或IQ混頻，一塊數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片即可直接輸出量子芯片所需的射頻信號(hào)。此方案無需射頻模塊，極大降低了成本，并提升系統(tǒng)的集成度。同時(shí)該系統(tǒng)在效率方面有近十倍的提升，將每秒線路層操作（CLOPS）從1.4K提升至15K。”

那么中國量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)需要從哪些方面著手去應(yīng)對(duì)這樣的危機(jī)和挑戰(zhàn)呢？孔偉成博士也給出了自己的建議：

（1）國內(nèi)量子測控設(shè)備相比于IBM，蘇黎世，是德科技等還有較大的差距。需要加大研發(fā)投入，努力提升運(yùn)行提升效率、性能、集成化等關(guān)鍵指標(biāo)。

（2）量子測控系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)結(jié)合量子計(jì)算的實(shí)際需求，定制化的發(fā)展。一方面，過剩的性能會(huì)加大研發(fā)難度，并極大增加成本。另一方面，效率的提升需要結(jié)合應(yīng)用場景定制。

（3）芯片是測控設(shè)備的核心。目前美國對(duì)中國的芯片禁運(yùn)導(dǎo)致數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、FPGA等核心芯片斷供。關(guān)鍵芯片國產(chǎn)化是保證測控設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)的必然要求，同時(shí)國產(chǎn)芯片的發(fā)展也會(huì)推動(dòng)測控設(shè)備的更新迭代。