IBM AMD 橡树岭共建量子纠错平台 实现120量子比特实时纠错协同

IBM、AMD与美国橡树岭国家实验室（ORNL）量子科学中心近日共建联合研究平台，首次实现量子处理器与高性能经典计算资源的深度耦合，聚焦量子纠错关键瓶颈。该平台以IBM 120量子比特Nighthawk处理器为核心，搭配橡树岭Umbra超算系统——搭载AMD Instinct MI355X GPU与第五代EPYC服务器CPU，构建“CPU-GPU-量子处理器”三级协同架构。GPU不替代量子计算，而是承担纠错链路中的错误解码、实时反馈信号生成、调度与方案比对等高并行传统计算任务；EPYC CPU负责协调控制器、数据流与任务分发。实验中，系统支持微秒级中间测量与动态反馈校正，可系统评估不同纠错码（如表面码、Bacon-Shor码、LDPC变体）的时间开销、资源消耗与经典算力需求。当前主流表面码需约1000物理比特编码1个逻辑比特，且每次纠错依赖数万次经典迭代，延迟过高将导致新错误累积失效。此次合作直指美国能源部“2028里程碑”：建成100逻辑量子比特、完成10万次高保真门操作的容错系统。IBM此前已实现70逻辑比特与438次操作，尚需提升约230倍操作次数。团队正推进纠错延迟压缩至百纳秒量级，并探索GPU与FPGA在反馈回路中的协同调度。该平台首批实验已在橡树岭部署，短期内将服务于材料科学与量子化学模拟，为实用化容错量子计算积累工程实证经验。