与去年的型号相比，IBM将其量子计算机的性能提高了一倍，这是实现这种革命性计算机的承诺的关键一步。但这只是一个早期的步骤，竞争对手正在追赶蓝色巨人的脖子。

量子计算机的基本数据处理元件叫做量子位元，量子位元越多越好。不过，他们的挑剔是出了名的，因为外部的影响，比如热量，很容易扰乱他们，破坏量子计算。为了最好地测量性能，IBM创建了一个名为量子体积的测试，旨在反映一台量子计算机有多少量子位元以及它们实际完成了多少工作。

2019年，IBM的量子量达到32。今年，它达到了64个，为其每年翻倍量子容量的计划增加了第二年。这种指数级的进步对于让今天的量子计算机变得更有用非常重要，对于持续足够长的兴趣，让量子计算机超越今天的以研究为导向的机器成为真正的实用计算机也非常重要。

量子计算不会取代笔记本电脑、服务器、智能手表和智能手机的经典设计。但如果他们履行自己的承诺，他们将能够解决今天的计算机完全无法解决的问题。这包括新材料、药物和化肥制造等化学过程的分子层面的发展;用车队更快地递送包裹;以及更有利可图的投资组合。

这项技术的重要性足以引发IBM、谷歌、英特尔和微软等科技巨头数年的重大投资计划，以及一群初创公司和一个试图夺回其在计算行业地位的有趣玩家霍尼韦尔。不过，现在还处于早期阶段:IBM是市场上的领导者，目前运行的量子计算机只有22台，而5月份的时候只有18台。

量子计算的竞赛开始了

今年早些时候，霍尼韦尔(Honeywell)表示，其量子量超过了IBM，达到了里程碑式的64。这个领域是学院式的，天辰注册有些学术性的，但这一举动表明传统的计算机产业动态正在发挥作用。目前正在进行一场制造最快量子计算机的竞赛。

量子计算的竞争与业内大多数竞争不同之处在于，竞争对手采取了截然不同的方式。这就像一场赛马、一辆汽车、一架飞机、一辆自行车比赛。

和谷歌的量子计算机一样，IBM的新产品采用的设计是将超级计算量子位冷却到绝对零度以上几分之一的温度——比太空还要冷。霍尼韦尔的量子位元以不同的方式包装在一个“陷阱”中，其中包含被称为离子的带电粒子。英特尔的想法还不成熟，它利用电子作为量子位元，利用一种叫做自旋的量子力学特性。微软希望通过一种叫做拓扑量子位的方法来避免量子位的缺陷。

不过，它们都需要量子位。普通计算机位元可以处于零或一两种状态中的一种，而量子位元可以通过一种叫做叠加的量子物理现象来记录这两种状态的组合。另一种叫做纠缠，它将多个量子位元的状态连接起来，这使得量子计算机实际上可以处理大得多的可能的1和0的组合。

程序员通过一系列称为门的转换来调整量子位的状态，从而控制量子计算机工作。理想情况下，这种推动会逐渐引导他们找到一个特定问题的答案——尽管不是所有的计算挑战都适合这种方法。

更多的量子位元,请

今天的量子计算机没有很多量子位元——只有27个量子位元在猎鹰量子计算芯片上，IBM用于其量子量性能测试。但更多的计划正在进行中，包括升级其53量子比特的蜂鸟系统。

“我们将很快发布IBM量子蜂鸟的第二个版本，它将在第一个版本的基础上有很大的改进，”IBM量子副总裁Jay Gambetta说，他也是详细描述IBM如何达到64量子量的论文的合著者。他补充说，IBM的方法将扩大规模，因为它将多个量子处理器连接在一起。

封装更多的量子位元并保持它们的稳定是量子计算成功的关键。它们是如此反复无常，以至于今天的设计者们认为，几十个甚至更多的真实世界的量子位必须被组合成单个的“逻辑”量子位，这样才能共同承受计算错误。最小的数量是100万左右。

IBM的研究

英特尔量子计算硬件主管Jim Clarke在本周的热芯片处理器会议上说，英特尔在2018年的处理器上尝试了IBM的超导方法。但他说，这种芯片与传统服务器芯片一样大，这使得它很昂贵。因特尔之所以采用自旋量子位元，是因为可以将更多的量子位元塞入芯片中。

霍尼韦尔也表示，它的离子阱设计将容纳大量的量子位元，部分原因是它计划以每年10倍的速度增加量子容量——比IBM的速度快得多。

甘贝塔并不排斥竞争对手，但他说，他们必须证明自己。“我们还没有看到一个使用自旋量子位元的完整、稳定、可接近的系统。”至于霍尼韦尔，Gambetta希望看到一份详细描述其系统性能的文件，而不仅仅是其中的元素。

控制并发症

一个困难是在控制量子位元和扰乱量子位元之间有一条细微的界限。这就是为什么今天的量子计算机是远程控制的。传统的计算机将控制信息发送给量子位元，然后通过一大堆电缆读取答案。

在热芯片公司，英特尔和微软的研究人员表示，他们希望开发一种技术来改善这种控制，将其转移到一个单独的处理器上，这个处理器离存储量子位的量子计算芯片很近。

量子计算的原始状态

像右图这样的量子计算机看起来就像高科技的枝形吊灯。但他们的设计，天辰注册用通讯电缆装饰，实际上反映了早期经典计算机在小型化之前的笨拙扩张。

微软

克拉克说，英特尔已经研制出第一代控制芯片，名为“马岭”，目前正在研制“马岭2号”。

微软也在解决控制问题。微软在澳大利亚悉尼的量子工作主管David Reilly说，关键在于在不加热的情况下压缩控制芯片。如果你有一台拥有一百万个量子位元的量子计算机，每个量子位元每秒接收一百万次指令，那就需要一个控制芯片来处理每秒一兆位元的数据，这就意味着这个芯片要运行得很好。

随着研究人员试图确定正确的量子计算设计，预计在量子计算方面的实验将持续数年。

“我个人认为，我们还没有找到理想的平台，”Reilly说。