蓝色巨人IBM的量子处置惩罚器正为了简便性而捐躯可毗连性。

IBM为日本建筑的量子盘算机

自我革命，IBM放弃原有量子芯片架构

量子盘算机是人类有史以来建筑的最庞大的呆板之一。但是，差别的庞大度对它们的性能和可扩展性也会孕育发生庞大影响。行业向导者们为了实现既定目的，大概会接纳大相径庭的方案。

据IBM先容，从8月8日起，蓝色巨人全部的量子处置惩罚器都将采纳六边形结构，其特点是量子比特之间的毗连大大少于其早期设计以及竞争敌手谷歌和Rigetti公司利用的方形结构。

这是比年来对差别处置惩罚器拓扑布局举行试验的效果，拓扑布局形貌了一个设置装备摆设的物理结构和其量子比特之间的毗连。该公司量子盘算机的比特毗连数一向在稳步降落，只管IBM本身的权衡尺度“量子体积”("quantum volume")非常器重高毗连性。

IBM研究员Paul Nation说，这是由于毗连是有价钱的。今日的量子处置惩罚器很简单堕落，而量子比特之间的毗连越多，题目就越严峻。Nation说，缩小毗连性导致错误呈指数级淘汰，该公司以为这将关心他们更快地扩展到办理实际天下题目所需的更大的量子处置惩罚器。

"在短期内，这是幸福的，"Nation说。"但我们的想法不是今日最好，而是来日诰日最好。"

IBM客岁初次推出了所谓的 “重六角”(heavy-hex)拓扑布局，该公司一向在渐渐镌汰采纳其他结构的处置惩罚器。8月之后，IBM云上的20多个处置惩罚器都将依靠这种设计。Nation表现 “重六角”(heavy-hex)拓扑布局将用于其量子门路图中列出的全部设置装备摆设，至少在打算于2023年推出的1121比特的Condor处置惩罚器之前。

IBM打算2023年推出的1121比特的Condor处置惩罚器

全新方案，heavy-hex拓扑布局

根本构件是12个分列成六边形的量子比特，每个点上有一个量子比特，每个平边上有一个。沿着边沿的量子比特只与它们的两个近来的邻人毗连，而点上的量子比特可以与第三个量子比特毗连，这使得将六边形并排分列以创建更大的处置惩罚器成为大概。

图：三个所谓的“重六角”(heavy-hex)晶格。三种颜色表现差别频率的模式， 深蓝色表现操纵位量子比特，绿色和紫色表现目的位量子比特

该结构代表该公司早期处置惩罚器以及大多数其他依靠超导量子比特的量子盘算机中利用的方形晶格的毗连明显淘汰。在该拓扑中，量子比特通常毗连到四个邻人以创建一个正方形网格。像霍尼韦尔公司和IonQ公司制造的那些离子阱量子比特的量子盘算机更进一步，许可任何两个量子比特之间的相互作用，只管该技能有其自身的一系列挑衅。

Nation说，这个决定是由IBM利用的那种量子比特驱动的。谷歌和Rigetti等公司利用的量子比特可以被调解以相应差别的微波频率，但IBM的量子比特在制造时是牢固的。Nation说，这使它们更简单构建，并低落了操纵体系的庞大性。但这种结构也使得在同时操纵多个量子比特时更难幸免频率辩论。别的，毗连永久不会完全封闭——是以纵然不参加操纵，量子比特仍旧会对其邻人孕育发生薄弱的影响。

这两种征象都市使盘算显现毛病，但通过利用较少毗连的拓扑布局，IBM的研究职员可以或许大大淘汰这两种影响，这将会使错误呈指数级降落。

差别的声音:低落毗连增大错误概率

日本Riken研究所理论量子物理试验室的首席科学家Franco Nori说，较少的毗连性使得实行电路变得相称困难。假如两个量子比特没有直接联络，让它们相互作用就必要举行一系列的互换操纵，将它们的值从一个量子比特通报到另一个量子比特，直到它们相互相邻。Nori说，直连续接越少，必要的操纵就越多，并且因为每小我私家都简单堕落，这个历程大概会变得像 "传话游戏"。

"你把信息寂静地报告你的邻人，但是当它到达另一边时，它是垃圾信息的概率非常大"他说。"你不盼望有许多中心人"。

Nation说，毗连性的低落的确推高了所需的操纵数目。但该团队发觉，随着设置装备摆设范围的扩大，错误本钱可以连结稳定。他增补说，假如他们陆续连结淘汰每项操纵的错误，其影响将敏捷淘汰。""他说。"但假如你能陆续进步你的双比特性能，随着时间的推移，你将补充这一本钱。"

错误的指数级低落是否会陆续下去还不清晰。Nation认可，大部门收益来自于毗连性的淘汰，这一途径如今已经饱和了。进一步的希望将必要来自质料科学和硬件设计等其他范畴的前进。

芝加哥大学研究量子盘算的传授Fred Chong说，固然IBM做出的衡量是故意义的。他说，固然谷歌的可调控量子比特可以支持更多的毗连，但它们的建筑也越发庞大。这使得扩大它们的范围越发困难。谷歌现在没有对spectrum的采访恳求作出回应。

参考资料：http://spectrum.ieee.org/ibm-s-quantum-computing-compromise-the-road-to-scale