IBM 率先發表可廣泛使用的 53 量子位量子系統

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香港電視台 TVB 在9月25日的一集「創科導航」節目中，報道了 IBM 最新推出的量子電腦的消息。

IBM 宣佈在美國紐約州開設 IBM 量子計算中心。新開設的中心擴展了全球最大的量子計算系統群組，用於實驗室環境之外的商業活動和研究活動。IBM 量子計算中心將為超過 15 萬註冊用戶和近 80 個商業客戶、學術機構和研究實驗室不斷增長的需求提供支持，以推動量子計算技術的發展和對實際應用的探索。

自 2016 年以來，全球用戶通過雲計算在 IBM 量子計算機上進行 1,400 多萬次實驗，發表了 200 多篇科學論文。為了滿足業界對實際量子硬件日益增長的需求，10 個量子計算系統現已通過 IBM 量子計算中心上線。該群組現由 5 個 20 量子位 (Qubit) 系統、1 個 14 量子位系統和 4 個 5 量子位系統組成。其中 5 個系統目前的量子體積為 16（量子體積為量子計算機計算能力的衡量指標），表明系統在持續性能方面達到一個新里程碑。

IBM 量子系統針對可編程多量子位操作的可靠性和再現性進行了優化。受惠於這些有利因素， IBM 的系統可以使最先進的量子計算研究達到 95%的可用性。

在一個月的時間內，IBM 的可用商用量子群組將增加到 14 個系統，其中包括一台全新的 53 量子位量子計算機，這是迄今為止業界最大的、可用於外部訪問的單一通用量子系統。新系統提供了一個更大的晶格，使用戶能夠運行更複雜的纏結實驗和連通性實驗。

IBM 研究院主管 Dario Gil 指出：「自從 2016 年我們將第一台量子計算機放到雲上以來，我們的策略一直讓量子計算不再局限於少數幾個組織在實驗室內開展的孤立實驗，而是可以觸及成千上萬的用戶。為了促使熱衷於這種具有革命性的計算技術的教育工作者、研究人員和軟件開發人員組成一個新興的量子社區，我們已經構建了多代量子處理器平台，並將其集成到高可用性的量子系統中。我們每年都會多次迭代和提高系統的性能，目前這套53量子位的新系統已經納入我們路線圖上的下一個處理器系列。」

量子計算技術的進步能夠為未來的科學研究打開大門，例如研發新藥物/新材料、大幅優化供應鏈以及尋找新方法建立金融數據模型從而更好地進行投資等。IBM 與客戶和合作夥伴開展合作的例子包括：

• 摩根大通和 IBM 在 arXiv 網站上發佈了一篇題為《使用量子計算機進行期權定價》的文章，敘述了在 gate-based 的量子計算機上為金融期權和投資組合定價的一種方法。這催生了一種二次加速的算法，也就是說，與經典的蒙特卡羅方法相比，傳統計算機需要數百萬個樣本，而我們的方法只需要數千個樣本就可以得到相同的結果。這使得金融分析師幾乎能夠實時進行期權定價和風險分析。這種方法可以在 Qiskit Finance 中以開源方式獲得。
• 三菱化學、慶應義塾大學和 IBM 模擬了鋰空氣電池中鋰與氧反應機制的初始步驟。在 arXiv 網站上，對有噪聲量子器件上鋰超氧化物二聚體重排的計算研究是在量子計算機上模擬整個鋰-氧反應的第一步。通過更好地理解這種交互作用，可以為移動設備或汽車帶來更高效的電池。
• IBM 位於 Keio 大學的 Q Hub，與這所大學的合作夥伴瑞穗金融集團（Mizuho Financial Group）和三菱UFJ金融集團（MUFG）在 arXiv 預發表文章，提出無相位估計的振幅估計，這是一種減少量子位數量和迴路長度的算法，來自 IBM 提出的用於金融應用中的量子風險分析的原始方法。

（英文原文：IBM Unveils World’s First Integrated Quantum Computing System for Commercial Use）