IBM量子开发者大会本周召开，公司借此机会更新了其发展路线图：目标是在本十年结束前打造出具备错误纠正能力的量子计算机。
此次调整大幅扩展了下一代通用型Nighthawk处理器的规划范围，新增了一个超过500个可编程量子位的版本。同时，公司在多台Nighthawk处理器互联方面的计划有所收缩，将原计划连接的系统数量从九台减少为两台。
明年量子位总数的规划目标保持不变，但实现路径将有所不同。
与此同时，公司正着重宣传9月发布的新一代Nighthawk处理器中一项重大改进带来的性能提升：基于硬件的量子位重置功能。
并行路线图
IBM最新的错误纠正量子计算路线图包含两条并行轨道。其中一条专注于技术研发，公司在此轨道上测试构建错误纠正硬件所需的技术，但这些技术在该场景之外未必具有实用价值。另一条则面向公众，重点是为希望在当前量子系统上测试算法的用户提供高性能处理器。
之所以采取这种分叉方式，是因为IBM计划采用一种错误纠正"编码"，该编码需要特定数量的硬件量子位按特定几何结构连接，还需要额外的硬件量子位来对该编码执行操作。理论上，用户可以不经过错误纠正直接在这种硬件上运行某些算法，但效果未必最优。因此IBM同时提供了一款更为通用的处理器，名为Nighthawk。
对于以往几代处理器，公司通常会开发多个改进版本以提升各方面性能。因此，尽管路线图中仅列出一款名为Heron的处理器，但在其发布后实际推出了两次后续改进版本。不过，纵观整个2028年，公司面向公众的这条轨道将只会看到对当前这一代处理器——即Nighthawk——的改进版本。该系列处理器最初版本拥有120个硬件量子位，预计能够在错误概率变得过高之前执行约5000次门操作。
此前的路线图要求每一代都提升这一数字，2027年版本预计在保持120个硬件量子位数量的同时达到1万次门操作。但公司并非通过增加单个处理器内的量子位数量来实现这一目标，而是打算将多个芯片串联起来以提升量子位数量——这也是公司未来要提供足够数量的错误纠正量子位所必须做的事情。事实上，公司此前最新的路线图曾计划在2026年将三台Nighthawk处理器连接起来，打造一台360量子位的机器。
但从目前情况看，这一计划今年并未实现。相反，今年9月发布的Nighthawk r2是以单芯片形式提供的。不过IBM表示，相比r1版本，该芯片带来了显著的性能提升。
性能提升的主要原因在于，IBM投入了大量硬件资源用于将量子位重置回基态。这包括一些不用于计算的物理量子位——公司表示芯片上共有458个物理量子位，但其中只有120个是可编程的。
"对于每一个可编程量子位，我们都在芯片上配备了一个额外的物理量子位，使我们能够快速移除可编程量子位中的能量，使其恢复到基态，"量子系统副总裁奥利弗·迪亚尔（Oliver Dial）说道。"这项能力让用户能够以前所未有的速度在该芯片上运行电路。"
这一机制并非每次操作都需要用到，但显然能大幅提升速度——IBM报告称，某些操作的速度提升高达19倍。
（这里涉及的器件在物理结构上与可编程量子位完全相同，但不能作为量子位使用，因此相关术语略显特殊；IBM在某些情况下将其称为"耗散式重置装置"。）
连接方案
IBM计划在2027年推出的Nighthawk r3，显然将保留这项性能增强技术，并结合其他硬件改进，进一步提升在错误概率变得过高之前可执行的操作数量。该版本还将大幅提升量子位数量，目标是达到520个可编程量子位。假设可编程量子位与重置装置的比例与r2版本保持一致，这意味着公司将打造一款拥有约2000个类量子位器件的芯片，这大约是公司迄今提供的最大量子处理器的两倍规模。
更大的规模将使IBM在某种程度上保持在其路线图的轨道上。公司现有路线图曾承诺为用户提供一套拥有1080个量子位的单一系统，但实现路径是将九块120量子位的Nighthawk芯片连接起来。而现在，公司计划提供一台1040量子位的机器（接近1080这个数字），但实现方式是仅连接两块芯片。
这似乎表明，IBM在芯片间通信方面可能遇到了一些困难。但如果确实如此，公司高管并未表现出这一点。迪亚尔表示，IBM已经成功"展示了四个L型耦合器将两块Nighthawk R1处理器连接在同一制冷机中，状态转移保真度达到99.4%，非常接近我们99.9%的长期目标。"
IBM量子中心超级计算首席技术官杰里·周（Jerry Chow）表示，这些连接的速度可与芯片本身内部的量子位互联速度相媲美。
迪亚尔承认，公司仍在摸索需要多少个耦合器才能有效连接承载错误纠正量子位的芯片，但这应该不会影响当前面向用户的路线图部分。公司已经展示了一台模块化稀释制冷机，能够将多块芯片及其连接器降温至接近绝对零度。
IBM的长期计划是利用大约300个硬件量子位来承载一个包含12个逻辑、错误纠正量子位的模块。往最好的情况估计，这很可能意味着单块芯片上最多能容纳一到两个这样的模块。要达到100个以上的逻辑量子位——即一些有趣且实用的算法可以运行的临界点——IBM需要做两件事：相对于Nighthawk r2扩大芯片规模，并将五块或更多这样的芯片连接起来。鉴于路线图的调整，公司需要在明年年底之前同时完成这两项任务，才能保持原定的发展节奏。
