比特幣 Q 日即將來臨？新的 IBM 量子芯片預計將達到另一個裏程碑

簡而言之

• IBM在周三推出了Nighthawk和Loon量子處理器。
• Nighthawk 的 120 量子比特和 218 耦合器支持高達 5,000 個雙量子門的電路。
• IBM 旨在到 2026 年實現社區驗證的量子優勢，並在 2029 年前實現容錯的裏程碑。

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IBM在周三首次展示了其實際量子計算的下一步路線圖，推出了升級的處理器、軟件和制造方法，稱這些將有助於推動該領域在2026年前實現經過驗證的量子優勢，並在2029年前達到容錯的裏程碑。

“量子優勢”是指量子計算機在執行某項任務時，表現出傳統計算機無法匹敵的能力。容錯性是指量子計算機在面對錯誤時保持其性能穩定的能力。如果IBM的路線圖有效，那麼IBM的Nighthawk處理器將在本世紀末標志着朝着商用量子計算機邁出的重要一步。

盡管IBM的公告使量子計算離“Q日”更近了一步，但新處理器仍遠未對保護比特幣的加密構成威脅。

破解比特幣的橢圓曲線密碼學需要一臺容錯的量子計算機，約需 2,000 個邏輯量子位，考慮到誤差修正後，這相當於數千萬個物理量子位。量子獵鷹是一款 120 量子位的處理器，旨在處理更復雜的計算，同時保持低誤差率。

不過，Q日正越來越近。第一批Nighthawk系統預計將在2025年底到達用戶手中，未來的版本預計到2028年將超過1,000個連接的量子比特。該芯片通過218個可調耦合器連接每個量子比特，比IBM在2023年的前一款Heron設計多約20%。IBM表示，新的架構使電路復雜度提高了大約30%，支持最多5,000個雙量子門的計算。

Nighthawk是IBM Starling路線圖中的下一個階段，這是在七月宣布的一系列步驟，旨在到2029年交付一臺大規模、容錯的量子計算機——IBM Quantum Starling。實現爲工業應用制造可擴展量子計算機的目標需要在模塊化架構和錯誤糾正等方面取得顯著進展，這是Starling擴展中預計的其他進展。

IBM的公告緊隨量子計算投資的浪潮。10月份，谷歌表示其Willow處理器實現了經過驗證的量子加速，完成了一項物理模擬，比任何已知的經典超級計算機都要快。這個結果重新引發了人們對比特幣加密長期安全性的擔憂。

爲了支持其量子雄心，IBM與Algorithmiq、Flatiron Institute和BlueQubit合作推出了量子優勢跟蹤器，這是一個開源平台，用於比較基準實驗中的量子和經典結果。

IBM還宣布，它正在擴展其Qiskit軟件以匹配新硬件。該公司表示，Qiskit中的動態電路在100量子比特的規模上提高了24%的準確性。一個新的C-API接口將Qiskit與高性能的經典系統連接起來，以加速錯誤緩解，IBM聲稱這將減少提取準確結果的成本超過100倍。

到2027年，IBM計劃添加用於機器學習和優化的計算庫，以幫助研究人員對物理和化學系統進行建模。

構建容錯能力

IBM還宣布了其實驗性Quantum Loon處理器的進展，該公司表示該處理器展示了實現容錯量子計算所需的所有關鍵硬件組件。該芯片架構建立在其他測試系統中已證明的技術基礎上，包括連接遠程量子比特的長距離“c-couplers”和在操作之間重置量子比特的能力。

該公司報告錯誤解碼性能提升了十倍，使用qLDPC代碼實現了480納秒內的實時糾錯——這是它表示提前一年完成的一個裏程碑。

爲了加速發展，IBM將其量子芯片的生產轉移到位於紐約的阿爾巴尼納米技術綜合體的300毫米晶圓生產線。它表示，這一過渡使研究速度翻了一番，芯片復雜性增加了十倍，並使得多種處理器設計能夠並行開發和探索。

IBM表示，這些更新標志着在可擴展的容錯量子系統方面的持續進展，並爲未來幾年社區驗證的量子優勢演示奠定了基礎。

“我們相信，IBM是唯一能夠快速發明和擴展量子軟件、硬件、制造和糾錯，以解鎖變革性應用的公司，” IBM研究主任Jay Gambetta在一份聲明中表示。