当前，量子计算正逐渐成为推动创新的重要力量。近期，IBM 公司在量子计算硬件和软件方面取得了新进展，为这一前沿领域的发展注入了新的活力。
该公司日前宣布，其完成了位于美国纽约州波基普西（Poughkeepsie）的量子数据中心的最新扩建工程。
该中心现已成为全球拥有最多可用量子计算机的单一设施。同时，这些设备是其通过云向全球客户提供的十几台量子计算机中的一部分。
为了实现将实用量子计算推向全世界的使命，IBM 近年来一直坚持投资并部署先进的量子硬件架构。2023 年底，它首次推出了量子苍鹭（Heron）处理器，现已在波基普西的量子数据中心投入使用。
据介绍，基于苍鹭处理器的系统通过云端提供服务，其性能较两年前的量子计算机提升了 16 倍，速度提高了 25 倍。包括两台基于苍鹭处理器的计算机在内，其量子数据中心内的系统都是“实际级”的。
所谓实用级，是指量子计算机运行量子电路的准确性已经超过了经典计算机的模拟能力。这为全球用户开辟了探索新的计算领域的可能性，推动了能够释放量子优势的新型量子算法的发现。
该公司量子计算部门副总裁杰伊·甘贝塔（Jay Gambetta）表示：“自 2016 年 IBM 首次在云端提供量子计算机以来，我们在量子硬件和软件方面不断突破界限，建立了最大、性能最高的全球可访问量子系统……我们将与 250 多个组织组成的网络合作，加速量子计算领域的发现步伐。”
在软件方面，其量子软件堆栈 Qiskit 性能十分优异，正在推动全球量子软件和服务生态系统的形成。
最近，该公司还宣布开放其软件堆栈，使用户不必完全依赖其工具。
目前，该公司支持六个第三方 Qiskit 功能，这些功能主要分为两类：
第一类，独立应用程序。
面向无量子计算编程专业知识的用户，提供问题解决方案。例如，计算分子基态能量和执行优化。
第二类，能够提高现有量子硬件性能的工具。
这些工具旨在处理量子计算中常见的错误问题。
它们可以通过两种方式处理错误。一是通过设计电路来避免最可能产生错误的情况，二是检查算法的最终状态，评估是否可能发生错误并进行相应调整。
第三方公司比如 Q-CTRL、QEDMA、Algorithmiq 和 QunaSys，正在为 Qiskit 功能目录提供各种工具和服务。
这些工具旨在简化构建和运行实用级量子算法的过程，或将为实现真正有用的量子计算打开大门。
Q-CTRL 的 CEO 迈克尔·比尔楚克（Michael Biercuk）表示：“我们构建的软件专注于从最低级别的硬件操作（我们称之为量子固件）到编译和帮助用户将问题映射到硬件上执行的策略。（同时）我们专注于应对处理器内部可能发生的各种错误。”
QEDMA 的 CEO 阿西夫·西奈（Asif Sinay）补充道：“当有人向我们发送算法时，我们只关注他将要运行的特定门，然后根据他发送给我们的东西进行分析。有时可以压缩算法，可以在算法内部做一些改变。”
甘贝塔表示，他和公司同事最近做的事情之一是用 Rust 重写 Qiskit 堆栈。人们期望编译后的代码能够带来更好的整体性能，而这可能也是该公司开发跨平台基准测试套件的动机。
该套件涉及到从算法的抽象表示生成量子电路，接着需要操纵和优化电路，然后检查生成的电路需要多少门操作（通常越少越好）以及转换速度有多快。
该公司认为 Qiskit 在测试中表现非常出色，同时这些细节也让我们得以一窥量子计算软件堆栈领域的现状，因为测试中包括了七种不同的软件堆栈。
其中一个细节是，构建量子电路并不会耗费大量时间：大多数任务在一秒或更短的时间内完成，即使是一个软件包的最差结果也只花了一分钟多一点的时间。不过，许多软件包未能完成部分测试，因此依然存在一定的优化空间。
未来，波基普西数据中心将继续作为 IBM 量子网络的全球中心，而公司也在扩展其全球系统队列，包括即将在德国埃宁根开放的第二个量子数据中心。
除了量子计算，其还计划在美国纽约州继续培育更加广泛的技术生态系统，以在半导体、混合云和 AI 领域释放新的发现和机遇。
毫无疑问，随着量子计算技术的不断进步，人类正站在一个新的计算时代的门槛，量子计算的实用化进程正在加速。
虽然挑战依然存在，但量子计算有望在未来几年内为各行各业带来革命性的变化，解决当前经典计算难以应对的复杂问题。
我们也期待随着量子计算技术的进一步发展，能够给科学研究、药物发现和金融建模等领域带来新的突破。
参考资料：
https://newsroom.ibm.com/2024-09-26-ibm-expands-quantum-data-center-in-poughkeepsie,-new-york-to-advance-algorithm-discovery-globally
https://arstechnica.com/science/2024/09/ibm-opens-its-quantum-computing-stack-to-third-parties/
排版：朵克斯