量子计算机，虽然目前的形式非常精密和挑剔，但有望在特定类型的任务中表现出色。例如，由于其设计上的一个特点，它们应该能够比经典计算机更快、更准确地解决涉及线性代数的某些类型的数学问题。
经典计算机具有二元开关，将信息表示为零或一。量子计算机的等效物称为量子比特，可以表示信息为一、零或两者的组合。这是因为量子比特存储的是波形，而不是存储开/关状态的比特。
在量子领域，IBM 的研究人员一直在努力工作，更新他们集成在一个旨在解决当今最强大的经典计算机也难以或不可能解决的问题的设备中的硬件和软件套件。
今年 5 月，IBM 揭示了一项雄心勃勃的路线图，旨在使量子计算更强大、更实用。在本周的 IBM 大会上，该公司宣布了他们迄今为止达到的里程碑，包括一个新完成的、拥有 433 个量子比特的处理器 Osprey，以及他们量子软件的更新版本。
为了让这些设备保持其量子特性，它们需要使用专门的冰箱和冷却系统将其保持在非常低的温度下。IBM 分享了一份关于他们组装将构成其 2023 年低温制冷基础设施（称为 System Two）的各个部分的进展报告。该系统将负责容纳所有量子计算设备并保持其稳定。
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IBM 的量子芯片以鸟类命名。Osprey 比之前的 127 量子比特芯片 Eagle 大了近三倍，它使用了许多相同的技术和设计，例如芯片表面的六边形晶格结构，可容纳所有量子比特。但管理 400 个量子比特可能非常棘手，因此工程师们不断尝试制造技术或设计上的微小改动，以使处理器噪声更小、效率更高。
IBM Quantum 量子硬件系统开发总监 Jerry Chow 表示：“每次你需要将其工程化到 3 倍时，都会有一些因素需要考虑以确保其正常工作。”“对于 Osprey，很大一部分工作在于进一步开发和扩展 Eagle 堆栈中常见的多层布线，以及优化它们以便将更多量子比特打包在一起并进行路由。”
实现这一目标的一种方法是调整量子计算机的结构组件：用类似带状的高密度布线（称为柔性布线）替换手工制作的同轴电缆，可以减小整体尺寸（和成本）。这些带状线也可以像台阶一样堆叠在一起，连接冰箱的不同层。这种改变可以增加可以传输的信号量。
除了新处理器，该团队还发布了新一代控制电子设备，并改进了 Eagle 和 Falcon 等旧芯片。
IBM 一直致力于在所有芯片上改进的一个指标是量子比特的相干时间。相干时间是指量子比特保持其波状量子态的时间。如果存在过多的来自其他量子比特和环境的噪声干扰，量子比特可能会失去这种特性，导致退相干。这会影响计算结果。相干时间、执行量子门所需的时间以及可用量子比特的数量是决定芯片性能的因素。它们也限制了特定设备可以处理的问题的大小。
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目前，Osprey 的中位相干时间约为 70 到 80 微秒。Chow 和他的同事们已经将 Eagle 和 Falcon 等早期芯片上量子比特的相干时间提高了三倍。
Chow 说：“Falcon 提高了三倍，达到约 300 到 400 微秒。Eagle，去年我们发布时，它的相干时间在 90 微秒到 100 微秒的范围内。”“现在，我们的 Eagle 第三个修订版也可以达到 300 微秒的相干时间。”
Osprey 的第二个修订版已经在组装中，其相干时间也显示出类似的改进。
IBM 尚未将 Osprey 发布给任何客户。“它仍处于研究其工作原理、表征它的阶段，”Chow 说。“我们肯定已经掌握了相干时间和它的一些更基本方面的知识，但在接下来的几个月里，我们将继续努力将其集成到一个完整的系统中，以便在明年初进行客户部署。”
此次峰会也是展示 IBM 合作伙伴迄今为止发现的量子技术的所有应用的机会，包括用于探测引力波、查找信用卡支付数据中的欺诈、计算能源存储问题的与天气相关的风险，以及模拟分子性质以设计新材料。
