IBM科学家宣布，其最新的量子计算机——配备156量子位的R2 Heron量子处理器，在与Qiskit软件工具协同使用时，展现出前所未有的性能突破。该处理器能够执行5000个双量子位门操作，这一数据是之前最佳记录的两倍，预示着量子计算领域迈向了更加复杂的计算应用。
据悉，IBM在硬件和软件方面进行了重大改进，使得这款最新的量子计算机足以支持有意义的科学研究。新系统由R2 Heron量子处理单元（QPU）和Qiskit软件工具组成，后者旨在优化量子计算性能。基准测试显示，新系统的运行速度是旧系统的50倍。例如，在IBM去年发表在《自然》杂志上的量子效用实验中，其当时的最强量子计算机完成基准测试工作负载需要122小时，而新系统仅需2.4小时。
IBM量子副总裁Jay Gambetta表示，这款新型量子计算机能够解决材料科学、化学、生命科学以及高能物理等领域的科学问题。他强调，IBM量子硬件和Qiskit的进步使得用户能够开发新的算法，将先进的量子和经典超级计算资源结合，发挥各自优势。
R2 Heron QPU的156个量子位以重六边形晶格排列，这种拓扑结构是IBM所有量子处理器的共同特征。该系统能够可靠执行多达5000个双量子位门的量子电路，几乎是去年实用实验中2880个双量子位门的两倍，后者由127量子位的Eagle QPU提供支持。双量子位门对于量子计算机的性能至关重要，因为它们能够使量子位之间纠缠，执行更复杂的计算。
新的R2 Heron芯片还具备“两级系统缓解”功能，减少了与周围材料相互作用的量子位受到的干扰。该系统还受益于纠错软件的改进，即使用Qiskit的张量误差网络缓解算法（TEM）。软件方面的其他改进包括最新一代运行时引擎的推出、数据移动的优化以及参数编译的引入，使得新系统能够以每秒150000次电路层操作（CLOPS）的速度运行，相比之下，2022年的基本性能仅为950 CLOPS。
IBM声称，这一最新进展符合其开发“以量子为中心”的超级计算机的愿景，即将量子和经典计算机结合，以比仅使用量子计算机更快的速度获得可行结果。混合系统能够并行处理工作负载，通过将任务分配给最适合的系统部分来分解复杂算法，软件层随后无缝地将这些任务拼接在一起。
以量子为中心的超级计算的一个实例发生在日本理化研究所（RIKEN），科学家们正在使用量子硬件模拟硫化铁的电子结构。RIKEN还启动了一个项目，将世界上最快的超级计算机之一“Fugaku”与由Heron QPU驱动的IBM System Two量子计算机集成，建立一个量子高性能计算混合平台。
