该联盟旨在作为美国能源部“Quantum Genesis”任务的一部分，加速在2028年前创建具有科学相关性的量子计算机。领先量子公司认为，纠错是迈向这一目标的关键步骤。
IBM、AMD以及美国能源部资助、设在橡树岭国家实验室的量子科学中心于11月5日宣布推出新的量子/人工智能平台，旨在改进量子纠错，这也是该行业新近的关注重点。
研究人员正在纠错领域取得进展，包括保护量子信息免受噪声影响的早期演示。IBM声称，其使用具有可保证正确性的技术实现了量子优势，表明与经典计算机集成的量子计算机能够比单独的经典系统更好地解决相关问题。合作伙伴希望通过引入更多经典计算来加快进展。
从左至右依次为：橡树岭国家实验室量子科学中心主任Travis Humble；橡树岭国家实验室计算与计算科学副主任Gina Tourassi；橡树岭国家实验室主任Stephen Streiffer；IBM Research负责人、IBM Fellow Jay Gambetta；AMD首席技术官兼执行副总裁Mark Papermaster；AMD企业院士、执行副总裁、研究与先进开发负责人Ralph Wittig；IBM量子中心超级计算首席技术官、IBM Fellow Jerry Chow。（来源：ORNL）
在橡树岭实验室，该项目将IBM量子计算机与ORNL的Umbra高性能计算系统部署在一起，其中包括IBM最强大的量子处理器、120量子比特的IBM Quantum Nighthawk；Umbra系统运行AMD Instinct MI355X GPU和第五代AMD EPYC CPU。AMD为纠错、解码优化和软件编排研究提供经典计算基础。
量子错误由量子比特精细量子态受到扰动引起，量子比特在接近绝对零度的环境中运行。量子比特通常需要10至20毫开尔文（–273.15°C或–459.67°F）的温度。
ORNL Umbra高性能计算系统特写，由AMD Instinct MI355X GPU和第五代AMD EPYC CPU组成。Umbra与IBM量子计算机部署在一起，形成用于量子纠错的协同设计平台。（来源：IBM）
正在美国田纳西州橡树岭开发的协同设计平台将使研究人员能够评估如何将经典计算与量子计算结合起来，以推进量子纠错。该工作支持美国能源部的Quantum Genesis任务，其目标是到2028年末实现100个逻辑量子比特运行10万次困难操作。IBM表示，其实验已演示最多70个逻辑量子比特和438次困难操作。合作伙伴要达到美国能源部目标，需要将困难操作数量提高约230倍。
IBM Research负责人Jay Gambetta在新闻稿中表示：“今天的问题是如何加速和优化纠错，以构建科学家可用于解决有意义问题的系统。这个新的量子纠错协同设计平台使我们能够评估不同方案，并确定可扩展的架构、软件和工作流程。”
IBM、ORNL和AMD新的量子纠错协同设计平台示意图。（来源：IBM）
困难操作
在量子计算中，资源理论将操作分为易操作（Clifford）和困难操作（non-Clifford）两类。
IBM量子中心超级计算经典系统协同设计首席架构师Seetharami Seelam表示，在容错量子计算中，non-Clifford操作尤其消耗资源，因为它们通常无法像Clifford操作那样低成本实现，并且需要额外的纠错资源。
Seelam指出，所有纠错码都包含一些实现成本较低的指令，也包含一些成本较高的指令。因此，何为“困难”取决于任何给定平台上所选择的编码。
下一个时代
AMD执行副总裁Mark Papermaster表示，下一个计算时代将把量子计算与经典硬件和软件生态系统数十年的创新结合起来。
Papermaster表示：“我们正在推进一种整体方法，将量子处理器、高性能计算和人工智能整合在一起。这个协同设计平台是迈向构建可扩展、高效计算基础设施的重要一步，也是实现容错量子计算所必需的基础设施。”
橡树岭国家实验室量子科学中心主任Travis Humble表示，解决量子纠错挑战对于使量子计算成为科学发现的实用工具至关重要，这也是橡树岭国家实验室的优先事项。
橡树岭与AMD曾合作打造可能是全球首台的“百亿亿次级”计算机。
总部位于华盛顿的智库战略与国际研究中心在2026年3月的一份报告中指出，欧洲在经典/量子混合计算概念方面处于领先地位，捷克、法国、德国、意大利、波兰、西班牙、荷兰和卢森堡正在欧洲高性能计算联合框架下部署与经典超级计算集成的现场量子计算机。
IBM的看法较少涉及地缘政治。
Seelam表示：“多年来，IBM一直在开发量子中心超级计算方面处于领先地位，其中包括一项将量子处理器与CPU、GPU集成到高性能计算环境中的参考架构，该架构已在欧洲和日本的部署中使用。与ORNL的合作代表了在美国应用这一方法的重要下一步，它将IBM量子计算机、ORNL高性能计算基础设施以及AMD CPU和GPU结合在一起。”
聚焦纠错
领先量子计算公司将纠错视为迈向首批具有科学和商业相关性的量子应用的关键一步。
到2029年，Quantinuum预计其Nexus量子系统将实现纠错、资源管理、编排和部署的自动化与简化，使开发者能够在逻辑层面构建并集成能力越来越强的应用。
Quantinuum在新闻稿中表示，Nexus系统已支持200多家机构，今年增长45%；截至2026年8月的12个月内，任务提交总量较前一个12个月增长了10倍。
新加坡量子技术中心主任José Ignacio Latorre在新闻稿中表示：“量子计算机正处于大规模实现容错的边缘。这令人兴奋：我们正在进入计算能力的未知领域。新的挑战在于，如何将高层量子算法转化为适合的形式，以便在纠错硬件上成功运行。像Nexus这样的开发者平台有助于弥合量子算法设计与部署之间的差距。”
IBM表示，Nighthawk的高电路最大吞吐量和实时脉冲控制使研究人员能够测试纠错技术。研究人员将比较每种技术在量子比特、时间、样本和经典资源方面的需求，以了解GPU加速器（如Umbra系统中的AMD节点）在哪些环节能提供最大帮助。
IBM表示，研究人员可以使用该公司的量子硬件在计算过程中测量量子比特，并实时根据结果采取行动；设定用于保护量子比特免受噪声影响的信号的精确时序；准确查看硬件实际运行内容；并直接处理原始测量信号。
稳固的合作伙伴
新的量子纠错协同设计平台建立在IBM与ORNL和AMD现有合作的基础上。
今年早些时候，IBM和ORNL演示了如何在量子计算机和ORNL Frontier超级计算机上运行工作负载，以模拟磁性材料，并计算有望用于聚变燃料生产的材料的分子构型。
IBM一直使用AMD GPU加速基于样本的量子对角化（SQD）中的经典对角化步骤，这是量子中心超级计算工作流程中的关键环节。去年，两家公司演示了一种在AMD芯片上高效解码量子错误的算法。IBM表示，合作伙伴在纠错和高性能计算工作流程方面的努力可能支持IBM迈向其Quantum Starling系统，也就是该公司首台容错量子计算机。
阅读全文，请访问：https://www.eetimes.com/ibm-amd-mix-quantum-and-ai-at-u-s-national-lab/
来源: 海外媒体
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