IBM计划2028年前打造首款纠错型量子计算机

IBM宣布量子计算重大突破，计划于2028年建成全球首台大规模误差校正量子计算机

IBM近日公布详细计划，宣布其正在开发一款名为“Starling”的大规模误差校正量子计算机。该设备预计将于2028年完成，并标志着量子计算领域的重要技术里程碑。这一项目旨在解决长期困扰行业发展的误差校正问题，并为未来量子计算的科学与商业应用铺平道路。

突破性设计与模块化架构

“Starling”计划采用模块化设计，每个模块由多块芯片组成，并通过网络连接，整体构成一个先进的量子计算系统。这些模块将被安置于纽约州Poughkeepsie的一座新型数据中心内。目前，数据中心的建设工作已经启动。据IBM量子部门副总裁Jay Gambetta透露，Starling将引领解决量子计算领域最具挑战性的核心技术难题，并通过误差校正奠定其领先地位。

量子计算核心技术的一个难点在于误差校正。与经典计算机将信息编码为二进制的0和1不同，量子计算机使用“量子比特”（qubits），其能够同时表示两种值的叠加状态。然而，这种技术容易因硬件间的干扰导致计算误差累积，从而影响计算准确性。因此，误差校正成为量子计算发展的关键。IBM此次提出的技术解决方案，是将一个逻辑量子比特的信息分散编码到多个物理量子比特中，以实现更强的误差纠正能力。

高效纠错技术与实时诊断

Starling 的一大亮点是其能够实时诊断计算错误，这被称为“解码”。这一技术通过传统芯片（如 FPGA）快速执行判断，将显著提升量子计算的可靠性。相比于谷歌和亚马逊此前的单逻辑量子比特误差校正演示，Starling 的目标是在更大规模上实现误差校正，并完成 1000 万次以上高精度逻辑运算，远超现有量子计算机的性能。

Gambetta强调，IBM已经具备从算法设计到芯片封装的全套技术积木，能够支持大规模误差校正的实现。他表示：“我们已经破解量子误差校正的密码，现在正从科学研究迈向工程构建。”

逐步的时间表与未来蓝图

根据规划，IBM将在未来几年采取分阶段构建策略。2025年前，公司计划展示一款名为“Loon”的芯片，可稳定存储误差校正信息；2026年将推出“改良式模块”Kookaburra，具备同时存储信息与执行计算能力；到2027年底，IBM将首次连接两个Kookaburra模块，形成一个更大的实验性量子计算系统“Cockatoo”。最终，这一技术将在2028年扩展至约100个模块，完成Starling的建造。

此外，IBM还设定了更远大的目标：2029年后，其计划推出包含2000个逻辑量子比特的“Blue Jay”，进而满足对量子计算机经济价值的高需求。这一系统将能够完成约十亿次逻辑运算，为解决更复杂的实际问题铺平道路。

行业竞争与未来展望

尽管 IBM 在技术研发和系统设计上取得了重要进展，行业竞争依然激烈。谷歌、AWS（亚马逊云服务）、初创公司 QuEra 以及 PsiQuantum 等均在积极探索误差校正的更优算法与硬件设计，目前尚无法确定哪种架构最终会成为行业标准。然而，IBM 模块化设计的实用性和其逐步推进的时间表受到专家肯定。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家 Wolfgang Pfaff 指出：“IBM 的设计基于实验现实，看起来非常具有说服力，但建造大规模量子计算机确实是一个复杂的工程挑战。”