美東時間1月8日，IBM在2019年國際消費(fèi)電子展（CES）上宣布推出IBM Q System One?，該系統(tǒng)是世界上首個專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計的集成通用近似量子計算系統(tǒng)。此外，IBM還宣布計劃于2019年在紐約波基普西市(Poughkeepsie)設(shè)立首個IBM Q量子計算中心，以便更好地服務(wù)于商業(yè)客戶。

IBM Q系統(tǒng)的設(shè)計初衷是解決當(dāng)前被認(rèn)為經(jīng)典系統(tǒng)無法處理的過于復(fù)雜的問題。量子計算的未來應(yīng)用也許將涉及包括尋找新的方法來模擬金融數(shù)據(jù)，隔離全球范圍內(nèi)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(tǒng)的最佳路徑，以實(shí)現(xiàn)超高效的物流和優(yōu)化交付的運(yùn)營方式。

IBM Q由IBM科學(xué)家，系統(tǒng)工程師和工業(yè)設(shè)計師設(shè)計，具有精密、模塊化和緊湊的特性，并針對穩(wěn)定性、可靠性和持續(xù)商業(yè)用途等方面進(jìn)行了優(yōu)化。IBM Q System One的出現(xiàn)也是有史以來第一次，使得通用近似超導(dǎo)量子計算機(jī)走出了實(shí)驗室。

如同經(jīng)典計算機(jī)將多個組件組合成一個優(yōu)化的協(xié)同集成架構(gòu)一樣，IBM應(yīng)用相同的方法構(gòu)造第一個集成性通用量子計算系統(tǒng)。IBM Q System One由許多自定義組件構(gòu)成，協(xié)同運(yùn)作可用于現(xiàn)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(shè)計目標(biāo)是具有穩(wěn)定，自動校準(zhǔn)能力，可重復(fù)且可預(yù)測的高質(zhì)量量子比特;

低溫管理，提供持續(xù)低溫和隔絕的量子運(yùn)行環(huán)境;

緊湊型高精度電子元件，可嚴(yán)格控制大量量子比特;

量子固件，用于管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況并啟用系統(tǒng)升級，無需用戶停機(jī);

經(jīng)典計算，提供安全的云訪問和量子算法的經(jīng)典/量子混合執(zhí)行模式。

IBM Q量子計算中心

IBM將于今年晚些時候在美國紐約波基普西市(Poughkeepsie)開設(shè)IBM Q量子計算中心，以擴(kuò)展IBM Q Network商業(yè)量子計算計劃，此前已開設(shè)的量子計算中心位于紐約約克鎮(zhèn)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(tǒng)，IBM Q Network的成員可以訪問這些系統(tǒng)。IBM Q Network是一個由財富500強(qiáng)企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和國家研究實(shí)驗室組成的全球社區(qū)。社區(qū)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(yīng)用。

波基普西(Poughkeepsie)在計算領(lǐng)域的獨(dú)特歷史可以追溯到20世紀(jì)50年代。IBM的第一批商用計算機(jī)IBM 700系列，以及20世紀(jì)60年代的IBM System/360，改變了企業(yè)對計算機(jī)硬件的看法，更因此徹底改變了世界。現(xiàn)在，作為世界上最強(qiáng)大的經(jīng)典系統(tǒng)之一——IBM大型機(jī)誕生地的波基普西(Poughkeepsie)，被定位于是世界上少數(shù)幾個具備運(yùn)行量子計算能力的中心之一，這包括技術(shù)能力，基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識，以及訪問高性能計算系統(tǒng)和量子計算機(jī)工作時所需的高可用性數(shù)據(jù)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Arvind Krishna表示。“當(dāng)我們致力于開發(fā)商業(yè)和科學(xué)的實(shí)用量子應(yīng)用時，這個新系統(tǒng)對于擴(kuò)展量子計算走出實(shí)驗室至關(guān)重要。”

IBM Q System One 的設(shè)計

IBM組建了世界一流的工業(yè)設(shè)計師、架構(gòu)師和制造商團(tuán)隊，與IBM研究院的科學(xué)家和系統(tǒng)工程師來一起設(shè)計IBM Q System One，其中包括英國工業(yè)和室內(nèi)設(shè)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(shè)計了全球第一個量子系統(tǒng)，將數(shù)千個組件整合到一個專為商業(yè)用途而構(gòu)建的玻璃氣密環(huán)境中，這是商用量子計算機(jī)發(fā)展的一個里程碑。

這個集成系統(tǒng)旨在解決量子計算最具挑戰(zhàn)性的問題之一：持續(xù)保持用于執(zhí)行量子計算的量子位的質(zhì)量。量子比特強(qiáng)大但又脆弱，通常在100微秒內(nèi)（對于最先進(jìn)的超導(dǎo)量子比特）就會失去其特殊的量子特性，部分原因在于互連機(jī)械的振動，溫度波動和電磁波造成的環(huán)境噪聲干擾。如何防止這種干擾是量子計算機(jī)及其組件需要隔離和精密工程設(shè)計制造的原因之一。

IBM Q System One的設(shè)計包括一個高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，使其形成一個密封的氣密外殼，可以通過“旋轉(zhuǎn)平移”毫不費(fèi)力地打開。通過電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)兩個移位軸的設(shè)計，可用于簡化系統(tǒng)的維護(hù)和升級過程，同時最大限度地減少停機(jī)時間，這也是IBM Q System One適用于可靠商業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新之處。

另外，一系列獨(dú)立的鋁和鋼統(tǒng)一框架，解耦系統(tǒng)的低溫恒溫器，控制電子設(shè)備和外殼等設(shè)計，都將有助于避免潛在的振動干擾，導(dǎo)致“相位抖動”("phase jitter" )和量子比特退相干(qubit decoherence)。

此次CES展會上展出的是IBM Q System One的系統(tǒng)模型。歡迎點(diǎn)擊“閱讀原文”了解更多信息。

這一新系統(tǒng)標(biāo)志著業(yè)界首個基于云、面向公眾可編程的IBM Q Experience和面向商業(yè)和科學(xué)應(yīng)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，免費(fèi)公開的IBM Q Experience目前已擁有超過10萬用戶，用戶在該平臺上運(yùn)行了超過670多萬次實(shí)驗，發(fā)表了130多份第三方研究論文。開發(fā)者們還下載了Qiskit，這是一個完整的、開源的量子軟件開發(fā)工具包，其創(chuàng)建和運(yùn)行量子計算程序的次數(shù)超過14萬次。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(fèi)米實(shí)驗室和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室。