IBM Q系統的設計初衷是解決當前被認為經(jīng)典系統無(wú)法處理的過(guò)于復雜的問(wèn)題。量子計算的未來(lái)應用也許將涉及包括尋找新的方法來(lái)模擬金融數據，隔離全球范圍內的核心風(fēng)險因素以進(jìn)行更好的投資，或者找到可以橫跨全球眾多系統的最佳路徑，以實(shí)現超高效的物流和優(yōu)化交付的運營(yíng)方式。
IBM Q由IBM科學(xué)家，系統工程師和工業(yè)設計師設計，具有精密、模塊化和緊湊的特性，并針對穩定性、可靠性和持續商業(yè)用途等方面進(jìn)行了優(yōu)化。IBM Q System One的出現也是有史以來(lái)第一次，使得通用近似超導量子計算機走出了實(shí)驗室。
如同經(jīng)典計算機將多個(gè)組件組合成一個(gè)優(yōu)化的協(xié)同集成架構一樣，IBM應用相同的方法構造第一個(gè)集成性通用量子計算系統。IBM Q System One由許多自定義組件構成，協(xié)同運作可用于現今最先進(jìn)的基于云的量子計算程序，包括：
- 量子硬件，它的設計目標是具有穩定，自動(dòng)校準能力，可重復且可預測的高質(zhì)量量子比特；
- 低溫管理，提供持續低溫和隔絕的量子運行環(huán)境；
- 緊湊型高精度電子元件，可嚴格控制大量量子比特；
- 量子固件，用于管理系統運行狀況并啟用系統升級，無(wú)需用戶(hù)停機；
- 經(jīng)典計算，提供安全的云訪(fǎng)問(wèn)和量子算法的經(jīng)典/量子混合執行模式。
IBM Q量子計算中心
IBM將于今年晚些時(shí)候在美國紐約波基普西市（Poughkeepsie）開(kāi)設IBM Q量子計算中心，以擴展IBM Q Network商業(yè)量子計算計劃，此前已開(kāi)設的量子計算中心位于紐約約克鎮的Thomas J. Watson研究中心。新中心將容納部分世界上最先進(jìn)的基于云的量子計算系統，IBM Q Network的成員可以訪(fǎng)問(wèn)這些系統。IBM Q Network是一個(gè)由財富500強企業(yè)、初創(chuàng )企業(yè)、學(xué)術(shù)機構和國家研究實(shí)驗室組成的全球社區。社區成員致力于與IBM攜手共同推進(jìn)量子計算發(fā)展，探索商業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域應用。
波基普西（Poughkeepsie）在計算領(lǐng)域的獨特歷史可以追溯到20世紀50年代。IBM的第一批商用計算機IBM 700系列，以及20世紀60年代的IBM System/360，改變了企業(yè)對計算機硬件的看法，更因此徹底改變了世界。現在，作為世界上最強大的經(jīng)典系統之一——IBM大型機誕生地的波基普西（Poughkeepsie），被定位于是世界上少數幾個(gè)具備運行量子計算能力的中心之一，這包括技術(shù)能力，基礎設施和專(zhuān)業(yè)知識，以及訪(fǎng)問(wèn)高性能計算系統和量子計算機工作時(shí)所需的高可用性數據中心的能力。
“IBM Q System One是量子計算商業(yè)化的重要一步，”IBM混合云高級副總裁兼IBM研究院院長(cháng)Arvind Krishna表示。“當我們致力于開(kāi)發(fā)商業(yè)和科學(xué)的實(shí)用量子應用時(shí)，這個(gè)新系統對于擴展量子計算走出實(shí)驗室至關(guān)重要。”
IBM Q System One 的設計
IBM組建了世界一流的工業(yè)設計師、架構師和制造商團隊，與IBM研究院的科學(xué)家和系統工程師來(lái)一起設計IBM Q System One，其中包括英國工業(yè)和室內設計工作室Map Project Office和Universal Design Studio，以及總部位于米蘭的博物館展示柜高端制造商Goppion（盧浮宮蒙娜麗莎和倫敦塔皇冠珠寶等舉世矚目的藝術(shù)珍品都在使用Goppion生產(chǎn)的展示柜）。
IBM與這些合作者共同設計了全球第一個(gè)量子系統，將數千個(gè)組件整合到一個(gè)專(zhuān)為商業(yè)用途而構建的玻璃氣密環(huán)境中，這是商用量子計算機發(fā)展的一個(gè)里程碑。
這個(gè)集成系統旨在解決量子計算最具挑戰性的問(wèn)題之一：持續保持用于執行量子計算的量子位的質(zhì)量。量子比特強大但又脆弱，通常在100微秒內（對于最先進(jìn)的超導量子比特）就會(huì )失去其特殊的量子特性，部分原因在于互連機械的振動(dòng)，溫度波動(dòng)和電磁波造成的環(huán)境噪聲干擾。如何防止這種干擾是量子計算機及其組件需要隔離和精密工程設計制造的原因之一。
IBM Q System One的設計包括一個(gè)高22.86厘米（9英尺），寬22.86厘米（9英尺），厚1.27厘米（半英寸）的硼硅酸鹽玻璃外殼，使其形成一個(gè)密封的氣密外殼，可以通過(guò)“旋轉平移”毫不費力地打開(kāi)。通過(guò)電機驅動(dòng)旋轉兩個(gè)移位軸的設計，可用于簡(jiǎn)化系統的維護和升級過(guò)程，同時(shí)最大限度地減少停機時(shí)間，這也是IBM Q System One適用于可靠商業(yè)應用的創(chuàng )新之處。
另外，一系列獨立的鋁和鋼統一框架，解耦系統的低溫恒溫器，控制電子設備和外殼等設計，都將有助于避免潛在的振動(dòng)干擾，導致“相位抖動(dòng)”（"phase jitter" ）和量子比特退相干（qubit decoherence）。
此次CES展會(huì )上展出的是IBM Q System One的系統模型。歡迎點(diǎn)擊“閱讀原文”了解更多信息。
這一新系統標志著(zhù)業(yè)界首個(gè)基于云、面向公眾可編程的IBM Q Experience和面向商業(yè)和科學(xué)應用的IBM Q Network平臺又有了進(jìn)一步的發(fā)展。自2016年5月以來(lái)，免費公開(kāi)的IBM Q Experience目前已擁有超過(guò)10萬(wàn)用戶(hù)，用戶(hù)在該平臺上運行了超過(guò)670多萬(wàn)次實(shí)驗，發(fā)表了130多份第三方研究論文。開(kāi)發(fā)者們還下載了Qiskit，這是一個(gè)完整的、開(kāi)源的量子軟件開(kāi)發(fā)工具包，其創(chuàng )建和運行量子計算程序的次數超過(guò)14萬(wàn)次。IBM Q Network近期新增成員包括阿貢（Argonne）國家實(shí)驗室、歐洲核子研究中心、埃克森美孚、費米實(shí)驗室和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室。
關(guān)于IBM Q
IBM Q是業(yè)界首個(gè)面向商業(yè)和科學(xué)應用的商用量子計算系統。更多有關(guān)IBM在量子計算領(lǐng)域的信息，請訪(fǎng)問(wèn)： www.ibm.com/ibmq
