IBM Q系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是解決當(dāng)前被認(rèn)為經(jīng)典系統(tǒng)無法處理的過于復(fù)雜的問題。量子計(jì)算的未來應(yīng)用也許將涉及包括尋找新的方法來模擬金融數(shù)據(jù)，隔離全球范圍內(nèi)的核心風(fēng)險(xiǎn)因素以進(jìn)行更好的投資，或者找到可以橫跨全球眾多系統(tǒng)的最佳路徑，以實(shí)現(xiàn)超高效的物流和優(yōu)化交付的運(yùn)營方式。
IBM Q由IBM科學(xué)家，系統(tǒng)工程師和工業(yè)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)，具有精密、模塊化和緊湊的特性，并針對(duì)穩(wěn)定性、可靠性和持續(xù)商業(yè)用途等方面進(jìn)行了優(yōu)化。IBM Q System One的出現(xiàn)也是有史以來第一次，使得通用近似超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)走出了實(shí)驗(yàn)室。
如同經(jīng)典計(jì)算機(jī)將多個(gè)組件組合成一個(gè)優(yōu)化的協(xié)同集成架構(gòu)一樣，IBM應(yīng)用相同的方法構(gòu)造第一個(gè)集成性通用量子計(jì)算系統(tǒng)。IBM Q System One由許多自定義組件構(gòu)成，協(xié)同運(yùn)作可用于現(xiàn)今最先進(jìn)的基于云的量子計(jì)算程序，包括：
- 量子硬件，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是具有穩(wěn)定，自動(dòng)校準(zhǔn)能力，可重復(fù)且可預(yù)測的高質(zhì)量量子比特；
- 低溫管理，提供持續(xù)低溫和隔絕的量子運(yùn)行環(huán)境；
- 緊湊型高精度電子元件，可嚴(yán)格控制大量量子比特；
- 量子固件，用于管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況并啟用系統(tǒng)升級(jí)，無需用戶停機(jī)；
- 經(jīng)典計(jì)算，提供安全的云訪問和量子算法的經(jīng)典/量子混合執(zhí)行模式。
IBM Q量子計(jì)算中心
IBM將于今年晚些時(shí)候在美國紐約波基普西市（Poughkeepsie）開設(shè)IBM Q量子計(jì)算中心，以擴(kuò)展IBM Q Network商業(yè)量子計(jì)算計(jì)劃，此前已開設(shè)的量子計(jì)算中心位于紐約約克鎮(zhèn)的Thomas J. Watson研究中心。新中心將容納部分世界上最先進(jìn)的基于云的量子計(jì)算系統(tǒng)，IBM Q Network的成員可以訪問這些系統(tǒng)。IBM Q Network是一個(gè)由財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和國家研究實(shí)驗(yàn)室組成的全球社區(qū)。社區(qū)成員致力于與IBM攜手共同推進(jìn)量子計(jì)算發(fā)展，探索商業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用。
波基普西（Poughkeepsie）在計(jì)算領(lǐng)域的獨(dú)特歷史可以追溯到20世紀(jì)50年代。IBM的第一批商用計(jì)算機(jī)IBM 700系列，以及20世紀(jì)60年代的IBM System/360，改變了企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的看法，更因此徹底改變了世界。現(xiàn)在，作為世界上最強(qiáng)大的經(jīng)典系統(tǒng)之一——IBM大型機(jī)誕生地的波基普西（Poughkeepsie），被定位于是世界上少數(shù)幾個(gè)具備運(yùn)行量子計(jì)算能力的中心之一，這包括技術(shù)能力，基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識(shí)，以及訪問高性能計(jì)算系統(tǒng)和量子計(jì)算機(jī)工作時(shí)所需的高可用性數(shù)據(jù)中心的能力。
“IBM Q System One是量子計(jì)算商業(yè)化的重要一步，”IBM混合云高級(jí)副總裁兼IBM研究院院長Arvind Krishna表示。“當(dāng)我們致力于開發(fā)商業(yè)和科學(xué)的實(shí)用量子應(yīng)用時(shí)，這個(gè)新系統(tǒng)對(duì)于擴(kuò)展量子計(jì)算走出實(shí)驗(yàn)室至關(guān)重要。”
IBM Q System One 的設(shè)計(jì)
IBM組建了世界一流的工業(yè)設(shè)計(jì)師、架構(gòu)師和制造商團(tuán)隊(duì)，與IBM研究院的科學(xué)家和系統(tǒng)工程師來一起設(shè)計(jì)IBM Q System One，其中包括英國工業(yè)和室內(nèi)設(shè)計(jì)工作室Map Project Office和Universal Design Studio，以及總部位于米蘭的博物館展示柜高端制造商Goppion（盧浮宮蒙娜麗莎和倫敦塔皇冠珠寶等舉世矚目的藝術(shù)珍品都在使用Goppion生產(chǎn)的展示柜）。
IBM與這些合作者共同設(shè)計(jì)了全球第一個(gè)量子系統(tǒng)，將數(shù)千個(gè)組件整合到一個(gè)專為商業(yè)用途而構(gòu)建的玻璃氣密環(huán)境中，這是商用量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
這個(gè)集成系統(tǒng)旨在解決量子計(jì)算最具挑戰(zhàn)性的問題之一：持續(xù)保持用于執(zhí)行量子計(jì)算的量子位的質(zhì)量。量子比特強(qiáng)大但又脆弱，通常在100微秒內(nèi)（對(duì)于最先進(jìn)的超導(dǎo)量子比特）就會(huì)失去其特殊的量子特性，部分原因在于互連機(jī)械的振動(dòng)，溫度波動(dòng)和電磁波造成的環(huán)境噪聲干擾。如何防止這種干擾是量子計(jì)算機(jī)及其組件需要隔離和精密工程設(shè)計(jì)制造的原因之一。
IBM Q System One的設(shè)計(jì)包括一個(gè)高22.86厘米（9英尺），寬22.86厘米（9英尺），厚1.27厘米（半英寸）的硼硅酸鹽玻璃外殼，使其形成一個(gè)密封的氣密外殼，可以通過“旋轉(zhuǎn)平移”毫不費(fèi)力地打開。通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)移位軸的設(shè)計(jì)，可用于簡化系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)過程，同時(shí)最大限度地減少停機(jī)時(shí)間，這也是IBM Q System One適用于可靠商業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新之處。
另外，一系列獨(dú)立的鋁和鋼統(tǒng)一框架，解耦系統(tǒng)的低溫恒溫器，控制電子設(shè)備和外殼等設(shè)計(jì)，都將有助于避免潛在的振動(dòng)干擾，導(dǎo)致“相位抖動(dòng)”（"phase jitter" ）和量子比特退相干（qubit decoherence）。
此次CES展會(huì)上展出的是IBM Q System One的系統(tǒng)模型。歡迎點(diǎn)擊“閱讀原文”了解更多信息。
這一新系統(tǒng)標(biāo)志著業(yè)界首個(gè)基于云、面向公眾可編程的IBM Q Experience和面向商業(yè)和科學(xué)應(yīng)用的IBM Q Network平臺(tái)又有了進(jìn)一步的發(fā)展。自2016年5月以來，免費(fèi)公開的IBM Q Experience目前已擁有超過10萬用戶，用戶在該平臺(tái)上運(yùn)行了超過670多萬次實(shí)驗(yàn)，發(fā)表了130多份第三方研究論文。開發(fā)者們還下載了Qiskit，這是一個(gè)完整的、開源的量子軟件開發(fā)工具包，其創(chuàng)建和運(yùn)行量子計(jì)算程序的次數(shù)超過14萬次。IBM Q Network近期新增成員包括阿貢（Argonne）國家實(shí)驗(yàn)室、歐洲核子研究中心、埃克森美孚、費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室。
關(guān)于IBM Q
IBM Q是業(yè)界首個(gè)面向商業(yè)和科學(xué)應(yīng)用的商用量子計(jì)算系統(tǒng)。更多有關(guān)IBM在量子計(jì)算領(lǐng)域的信息，請(qǐng)?jiān)L問： www.ibm.com/ibmq
