IBM联手橡树岭与AMD 建量子纠错平台

11 月 5 日，IBM、美国能源部资助的橡树岭国家实验室量子科学中心（QSC）与 AMD 共同发布了一个面向量子纠错的协同设计平台。首套部署落在纽约州波基普西的 IBM 量子计算站点，把 IBM 最强的 120 量子比特处理器 Quantum Nighthawk 与橡树岭的 Umbra 高性能计算系统放进了同一个机房。

Umbra 由 AMD Instinct MI355X GPU 和第五代 AMD EPYC（Turin）处理器组成，为量子纠错、解码优化与软件编排提供经典算力基础。按照设计，这个平台后续还会与田纳西州橡树岭领导计算设施（OLCF）连通，为"量子算力作为更大规模 AI 与科学计算基础设施一部分"的探索留出通道。

量子纠错为什么需要这么多经典算力？量子比特会出错，纠错码把信息分散到大量物理量子比特上，反复做校验；每一轮校验的数据都要由经典计算机读出，判断究竟哪些比特出了错。负责这件事的软件叫解码器，它必须跟得上量子处理器的节奏，是典型的高强度计算任务。而现实中量子计算机与超算很少同处一地，研究人员通常得靠云服务和接口把两边拼起来，每次交接都增加复杂度和延迟。

这个平台直接对准了美国能源部"量子创世纪"任务下的 Q 竞赛目标：到 2028 年底实现 100 个逻辑量子比特运行 10 万次"硬操作"。IBM 目前公开的最好成绩是 70 个逻辑量子比特、438 次硬操作，已收录在量子优势追踪器中；要达标，硬操作数量还需提升约 230 倍。

"解决量子纠错的难题，是让量子计算成为实用科学工具的关键，这也是橡树岭国家实验室的优先事项，"QSC 主任 Travis Humble 表示，"橡树岭在高性能计算上的实力，加上 IBM、AMD 这些伙伴的专业能力，让我们有机会推进可能性的边界。借助 Umbra，我们可以测试新想法、在规模上评估各种方案，为更可靠的量子计算机打基础。"

IBM 研究院院长、IBM Fellow Jay Gambetta 的判断是："问题已经不再是纠错能否在量子硬件上成立，而是如何加速并优化纠错，去构建科学家真正能用的系统。"AMD 执行副总裁兼首席技术官 Mark Papermaster 则强调，下一轮计算范式要把量子与积累数十年的经典硬件、软件生态结合起来。

技术层面，Nighthawk 的方格点阵连接、每秒最大电路数上的领先速度以及实时脉冲控制，让研究人员可以试验不同的纠错方案，并比较各方案在量子比特、时间、采样次数和经典资源上的开销，从而判断 GPU 加速在哪里最有效。平台还把 IBM 的 Quantum System API 开放给研究者，支持计算中途测量量子比特并实时响应，以及按精确时序施加保护信号。

一个被重点探索的方向是分层纠错：内码在一个模块内保护量子比特，外码再包住内码的逻辑量子比特加一层保护，内码自身的逻辑操作提供外码所需的远距离连接。IBM 近期研究显示，这种方案在千分之一物理错误率下，有望达到万亿次逻辑操作——而这依赖每一层都要解码、上一层结果要喂给下一层的强大经典算力。

编译自 IBM 新闻稿（PR Newswire），原标题：“Oak Ridge National Laboratory, IBM, and AMD Launch New Co-Design Platform for Quantum Error Correction”