IBM、AMD联手布局量子与AI

IBM、AMD以及美国能源部资助、橡树岭国家实验室（ORNL）下属的量子科学中心（QSC）发布一套全新量子/AI平台，旨在提升量子纠错能力，这也是当前行业的重点研发方向。研究人员在量子纠错领域不断取得进展，已经完成多项早期验证，能够保护量子信息免受噪声干扰。

IBM称，其借助具备正确性保障的相关技术实现了量子优势，证明量子计算机与经典计算机组合后，能够比单独使用经典系统更好地解决实际问题。合作各方希望引入更多经典计算资源，加快研发进度。

橡树岭国家实验室的这个项目，将IBM量子计算机（包含IBM目前性能最强的120量子比特量子处理器IBM Quantum Nighthawk）与实验室的Umbra高性能计算系统部署在同一地点。Umbra系统搭载AMD Instinct MI355X GPU以及第五代AMD EPYC CPU。AMD为本项目提供经典计算底层支撑，用于纠错算法研究、译码优化以及软件调度。

量子比特在接近绝对零度的环境下工作，量子态一旦受到扰动就会产生量子错误。量子比特通常需要维持在10至20毫开尔文（-273.15℃，即 - 459.67℉）的低温环境。

橡树岭国家实验室Umbra高性能计算系统特写，搭载AMD Instinct MI355X GPU与第五代AMD EPYC CPU。Umbra与IBM量子计算机同址部署，共同搭建量子纠错协同设计平台。

这个在美国田纳西州橡树岭国家实验室搭建的协同设计平台，能够让研究人员探索如何打通经典计算与量子计算，推进量子纠错技术。该项目服务于美国能源部的量子创世纪任务，目标是在2028年底实现100个逻辑量子比特、完成10万次硬运算。IBM表示，其已经在实验中实现最高70个逻辑量子比特、438次硬运算。想要达成能源部设定的目标，合作方需要把硬运算次数提升约230倍。

“现在的核心问题，是如何加快、优化纠错方案，打造科学家可以用来解决实际难题的系统。”IBM研究院院长Jay Gambetta在新闻稿中表示，“这套全新的量子纠错协同设计平台，让我们可以评估不同技术路线，确定具备可扩展性的架构、软件与工作流。”

IBM、橡树岭国家实验室、AMD联合推出的量子纠错协同设计平台示意图

硬运算

在量子计算的资源理论中，运算分为简单运算（克利福德运算）和硬运算（非克利福德运算）两类。IBM量子中心超级计算经典系统协同设计首席架构师Seetharami Seelam向EE Times介绍，在容错量子计算中，非克利福德运算非常消耗资源，它不像克利福德运算那样容易实现，需要额外的纠错资源。

Seelam补充说明：任意一种纠错编码，都包含容易实现的指令和实现成本很高的指令。所以一项运算是否属于 “硬运算”，取决于平台选用的编码方案。

下一个计算时代

AMD高级副总裁Mark Papermaster认为，下一代计算体系，会把量子计算和数十年积累的经典硬件、软件生态创新结合在一起。“我们正在推进一套整合量子处理器、高性能计算与AI的整体方案。这套协同设计平台是重要一步，助力搭建可扩展、高效率的计算基础设施，最终让容错量子计算落地。”

橡树岭国家实验室量子科学中心主任Travis Humble表示，攻克量子纠错难题，是让量子计算成为科研实用工具的必要条件，也是橡树岭国家实验室的重点工作。

橡树岭国家实验室与AMD曾合作打造全球首台百亿亿次超算。总部位于华盛顿的智库战略与国际研究中心在2026年3月的一份报告中提到，欧洲在经典 - 量子混合计算方向布局较早：捷克、法国、德国、意大利、波兰、西班牙、荷兰、卢森堡，依托欧洲高性能计算联合项目，正在部署本地量子计算机，和经典超算融合。

IBM的解读则较少从地缘角度出发。“IBM多年来一直在牵头研发量子中心超级计算，我们提出了一套参考架构，把量子处理器、CPU、GPU整合进高性能计算环境，这套架构已经在欧洲和日本落地部署。”Seelam说，“和橡树岭国家实验室的合作，是这套方案在美国落地的重要一步，把IBM量子计算机、橡树岭的高性能算力基础设施、AMD的CPU和GPU结合起来。”

聚焦量子纠错

头部量子企业都认为，纠错是产出具备科学、商业价值的首批量子应用的关键环节。Quantinuum计划在2029年前，通过旗下Nexus量子系统实现纠错、资源管理、任务调度与部署的自动化和简化，让开发者能够在逻辑比特层面开发、集成功能更强的应用。

20亿美元资金支持

IBM、Quantinuum是获得美国政府20亿美元资金支持的九家美国企业之一，这笔资金用于保障美国在量子领域的领先地位。Quantinuum称，Nexus系统目前服务超过200家机构，今年同比增长45%；截至2026年8月的12个月内，平台提交任务总量相比上一个12个月增长十倍。

“量子计算机即将实现大规模容错。” 新加坡量子技术中心主任José Ignacio Latorre在新闻稿中表示，“令人振奋：我们即将踏入全新的计算领域。新的挑战是，把高层量子算法转化成适配纠错硬件的形式。像Nexus这样的开发者平台，能够帮我们打通算法设计和实际部署之间的鸿沟。”

IBM介绍，Nighthawk处理器具备很高的最大电路吞吐量和实时脉冲控制能力，方便研究人员测试各类纠错方案。研究人员会对比不同方案在量子比特、耗时、采样量、经典算力上的开销，以此找到AMD Umbra系统里GPU加速最能发挥价值的地方。

借助这套量子硬件，研究人员可以在计算中途测量量子比特、基于测量结果实时响应，精准设定保护量子比特免受噪声干扰的信号时序，查看硬件实际运行记录，直接读取原始测量信号。

成熟的合作伙伴

这套全新量子纠错协同设计平台，建立在IBM与橡树岭国家实验室、AMD已有的合作基础之上。今年早些时候，IBM和橡树岭国家实验室完成演示：在量子计算机与实验室Frontier超算上运行任务，模拟磁性材料，计算可用于核聚变燃料的候选材料分子构型。

IBM一直使用AMD GPU加速基于采样的量子对角化（SQD）中的经典对角化步骤，这是量子中心超级计算里一条核心工作流。去年两家企业联合演示了一套在AMD芯片上高效解码量子错误的算法。IBM表示，各方在纠错、高性能计算工作流上的探索，将助力IBM推进Quantum Starling系统 —— 也就是IBM首台容错量子计算机的研发路线。