IBM与AMD联手构建混合量子-超算架构系统

今年6月，IBM宣布了一个雄心勃勃的计划，要在2029年前交付世界首个大规模容错量子计算机系统。该系统目前正在IBM位于纽约州波基普西的工厂建设中。

大规模容错能力是IBM成功的关键要素。目前的量子架构采用错误缓解技术，这限制了系统只能处理较小的电路，仅使用少数几个量子位。然而，要实现量子计算的未来愿景，需要运行更大、更复杂的电路，包含数亿个门操作，处理数百或数千个量子位。此外，还需要目前无法实现的错误纠正和复杂程度水平。

为了让量子计算算法成功运行，逻辑错误必须在早期和实时得到缓解和纠正，以防止它们在整个系统中传播。IBM已经为较小的量子电路开发了多种技术来实现这一目标，但对于更大的电路，仍有大量工作要做。IBM目前的路线图预计公司将在2028年拥有容错指令集架构，这将使量子计算机系统能够在200个逻辑量子位上运行1亿个量子门——这就是2029年的目标系统。

量子计算不仅仅关于量子处理单元(QPU)。IBM的6月公告中有几篇有趣的论文，其中一篇详细介绍了灵活错误纠正解码器的内部工作原理，该解码器可以在FPGA或ASIC上高效实现实时解码。这篇论文与IBM和AMD刚宣布的合作项目相关，两家公司计划联合开发可扩展的开源平台，以实现新的混合量子-超算架构。

AMD是FPGA技术的领导者，两家公司正在探索如何将AMD的FPGA、CPU和GPU与IBM量子计算机集成，以加速新兴算法的处理。这些算法对于传统架构和当今独立工作的量子计算机来说过于复杂。

合作的目标之一是设计概念验证系统，将IBM量子计算机与AMD计算引擎连接起来。团队将负责联合开发混合架构，让传统的CPU、GPU和FPGA与QPU协同工作，展示早期阶段的量子实用性。

IBM和AMD计划在年底前展示混合量子超级计算机。在IBM和AMD的混合量子超算架构愿景中，量子计算机与传统高性能计算和AI基础设施协同工作。在混合系统中，问题的不同组成部分由最适合解决它们的引擎来处理。

两家公司提供了一个例子，量子计算机模拟原子和分子的行为，而传统AI超级计算机同时对输出进行大规模数据分析。通过量子和传统系统的链接和协同工作，两家公司相信能够以前所未有的速度和规模解决现实世界的问题。

IBM和AMD计划在今年晚些时候进行初步演示，展示IBM量子计算机与AMD技术协同工作，部署混合量子-经典工作流程。

Q&A

Q1：IBM计划在2029年交付的量子计算机系统有什么特别之处？

A：IBM计划交付世界首个大规模容错量子计算机系统。该系统将能够在200个逻辑量子位上运行1亿个量子门，具备实时错误纠正能力，能够运行比当前系统复杂得多的大规模量子电路。

Q2：IBM和AMD的合作主要解决什么问题？

A：两家公司合作开发混合量子-超算架构，将AMD的FPGA、CPU和GPU与IBM量子计算机集成。目标是加速处理对传统架构和独立量子计算机来说过于复杂的新兴算法，实现量子和经典计算的协同工作。

Q3：混合量子超算架构如何工作？

A：在混合系统中，量子计算机与传统高性能计算和AI基础设施协同工作，不同组成部分由最适合的引擎处理。例如，量子计算机模拟原子分子行为，传统AI超级计算机同时进行大规模数据分析，实现前所未有的问题解决速度和规模。