新倡议结合美国在量子与高性能计算领域的领导地位，以配合能源部的“量子创世纪任务”，加速在2028年前实现具有科学相关性的量子计算机
纽约州波基普西，2026年11月5日 /PRNewswire/ -- IBM（纽约证券交易所代码：IBM）、美国能源部资助的橡树岭国家实验室（ORNL）量子科学中心（QSC）以及AMD（纳斯达克代码：AMD）今日揭晓了一个用于量子纠错的全新协同设计平台，将量子计算与高性能计算相集成。
在过去几年中，研究人员在量子纠错领域取得了重大进展，包括早期演示了保护量子信息免受噪声影响、使用具有保证正确性的技术在领先的经典方法上实现量子优势，以及展示了与经典计算机集成的量子计算机可以运行与行业相关的问题。现在的研究挑战是学习如何使用更多的经典计算来扩展这些进展。
为应对这一挑战，IBM与橡树岭国家实验室的量子科学中心合作，推出了一个量子纠错协同设计平台，AMD是其首批合作伙伴。首次部署将IBM的量子计算机（包括其最强大的量子处理器——120量子比特的IBM Quantum Nighthawk）与ORNL的Umbra高性能计算（HPC）系统共置一处，后者由AMD Instinct™ MI355X GPU和第五代AMD EPYC™ CPU提供支持。AMD的计算能力为量子纠错、解码优化和软件编排研究提供了经典计算基础。
这个协同设计平台将允许研究人员评估经典计算与量子计算的紧密集成，以推动量子纠错研究的势头。此类量子纠错工作是美国能源部（DOE）量子创世纪任务的关键组成部分，该任务通过其最近宣布的Q竞赛，目标是到2028年底实现100个逻辑量子比特运行100,000次困难操作。IBM在该领域目前的进展已展示了多达70个逻辑量子比特和438次困难操作的实验，这些实验在量子优势追踪器上处于活跃状态。缩小这一差距意味着该领域需要将困难操作数量增加约230倍。
“解决量子纠错的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，”量子科学中心主任Travis Humble表示。“ORNL在高性能计算方面的实力，结合我们QSC合作伙伴——如IBM和AMD——的专业知识，为突破可能的边界创造了机会。借助Umbra，我们现在将测试新想法，大规模评估各种方法，并为更可靠的量子计算机奠定基础。”
“问题不再是纠错能否在量子硬件上奏效，”IBM 院士兼 IBM 研究院院长 Jay Gambetta 表示。“如今，问题在于如何加速并优化纠错，以构建科学家可用于解决有意义问题的系统。这个全新的量子纠错协同设计平台使我们能够评估不同方法，并确定哪些架构、软件和工作流程将能够扩展。”
“下一代计算时代将把新的量子范式与数十年来经典硬件和软件生态系统中的创新结合在一起，”AMD 执行副总裁兼首席技术官 Mark Papermaster 表示。“我们正与 IBM 和橡树岭国家实验室携手，推进一种将量子处理器、高性能计算和 AI 整合在一起的整体性方法。这一协同设计平台是朝着构建可扩展、高效的计算基础设施迈出的重要一步，而该基础设施正是让容错量子计算成为现实所必需的。”
IBM Nighthawk 的方形晶格连接性、在每秒最大电路数方面业界领先的速度以及实时脉冲控制，使研究人员能够测试纠错技术。它让团队能够比较每种方法在量子比特、时间、样本和经典资源方面的需求，从而了解 GPU 加速器（例如 Umbra 系统中 AMD 的节点）在哪些方面能提供最大帮助。该协同设计平台将与位于田纳西州橡树岭的橡树岭领导计算设施（OLCF）连接，开辟一条将量子作为更广泛的人工智能和科学计算基础设施一部分进行探索的途径。这将帮助团队协同设计量子、人工智能和高性能计算如何共同演进，而不是孤立发展。
IBM的量子系统API为研究人员提供了对量子计算机深入的脉冲级能力。在IBM量子硬件上，研究人员可以在计算过程中测量量子比特并实时对结果采取行动，设定保护量子比特免受噪声影响的信号的精确时序，准确查看硬件运行的内容，并直接处理原始测量信号。纠错研究和发现下一代方法需要这些复杂能力在足够大的系统上协同工作，以测试真实的编码。
与协同设计平台开展的工作与量子创世使命相一致，通过开发纠错方法来加速在2028年前实现具有科学相关性的量子计算机的进展。实现这一目标需要将量子处理器与利用高性能经典计算的纠错技术相结合的工作流程。这些工作流程包括级联码、时空码、算法感知解码器、硬件感知电路优化与编译，以及软件编排，所有这些都集成在一个技术栈中。
用于量子纠错的新协同设计平台建立在 IBM 与 ORNL 和 AMD 现有合作的基础上。IBM 和 ORNL 已经通过量子科学中心开展合作，该中心是由 ORNL 领导的 DOE 国家量子信息科学研究中心，根据国家量子倡议成立。今年早些时候，IBM 和 ORNL 公布了结果，展示了在量子计算机和 Frontier 超级计算机上运行的工作负载如何模拟真实磁性材料，并计算一种有望用于生产聚变燃料的材料的分子构型。在与 AMD 的单独合作中，IBM 正在使用 AMD GPU 来加速基于采样的量子对角化（SQD）中的经典对角化步骤，这是当前量子计算机的一个关键量子中心超级计算工作流程。去年，两家公司还展示了一种在 AMD 芯片上高效解码量子错误的算法。
这个协同设计平台让 IBM、ORNL 和 AMD 开始引领这种集成。这项工作将探索未来几代 AMD 计算、网络和开放软件如何与量子计算机共同演进。团队在纠错和 HPC 工作流方面所学到的知识将成为该领域的垫脚石，这可能为 IBM 通往 IBM Quantum Starling（IBM 首台容错量子计算机）以及未来 SI（超级智能）+ HPC 超级计算机的道路提供参考——而 DOE 的研究人员将准备好从第一天起就让它们投入工作。
关于IBM
IBM 是全球领先的混合云与人工智能及商业服务提供商，帮助 175 多个国家的客户充分利用其数据洞察、简化业务流程、降低成本，并在其所在行业中获得竞争优势。金融服务、电信和医疗保健等关键基础设施领域的数千家政府和公司实体依赖 IBM 的混合云平台和 Red Hat OpenShift，以快速、高效且安全地推动其数字化转型。IBM 在人工智能、量子计算、行业特定云解决方案和商业服务方面的突破性创新，为客户提供开放且灵活的选择。所有这些都以 IBM 对信任、透明、责任、包容和服务的传奇承诺为后盾。
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AMD（纳斯达克：AMD）推动高性能与AI计算领域的创新，以解决全球最重要的挑战。如今，AMD技术为云与AI基础设施、嵌入式系统、AI PC和游戏领域的数十亿体验提供动力。凭借广泛的AI优化CPU、GPU、网络和软件产品组合，AMD提供全栈AI解决方案，为智能计算新时代提供所需的性能和可扩展性。欲了解更多信息，请访问 www.amd.com 。
AMD、EPYC、Instinct 以及 AMD Arrow 标志及其组合是 Advanced Micro Devices, Inc. 的商标。其他名称仅供参考之用，可能是其各自所有者的商标。
关于橡树岭国家实验室
橡树岭国家实验室由美国能源部科学办公室支持。科学办公室是美国物理科学基础研究的最大单一支持者，并致力于应对我们时代一些最紧迫的挑战。如需更多信息，请访问 science.energy.gov。
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