IBM、超微半导体（AMD）与美国能源部资助的橡树岭国家实验室（ORNL）量子科学中心于11月5日宣布，共同推出一个新型量子/AI协同设计平台，旨在提升量子纠错能力——这是当前量子计算领域的重要攻关方向。
该联盟的目标是到2028年加速研制出具备科学实用价值的量子计算机，作为美国能源部“量子创生任务”（Quantum Genesis Mission）的一部分。业内领先企业普遍认为，量子纠错是实现该目标的关键一步。
研究人员已在纠错技术上取得进展，包括初步演示如何保护量子信息免受噪声干扰。IBM声称已通过具备确定性正确性的技术实现“量子优势”，证明量子计算机与经典计算机协同工作时，可比纯经典系统更高效地解决实际问题。此次合作将进一步强化经典计算在其中的作用，推动整体进展。
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该项目位于田纳西州橡树岭实验室，将IBM的量子计算机（包括其最强大的120量子比特处理器IBM Quantum Nighthawk）与ORNL的Umbra高性能计算系统并置部署。Umbra系统搭载AMD Instinct MI355X GPU及第五代AMD EPYC CPU，为纠错研究、解码优化及软件编排提供坚实的 classical 计算基础。
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量子误差源于对处于接近绝对零度环境下的量子比特（qubit）状态的扰动，通常需维持在10至20毫开尔文（约–273.15°C）的极低温下运行。
该协同设计平台将使研究人员得以评估如何有效整合经典与量子计算资源，以推进量子纠错技术发展。此举支持美国能源部“量子创生任务”设定的目标：到2028年底，建成具备100个逻辑量子比特、可执行10万次困难运算的系统。IBM目前已在实验中实现最多70个逻辑量子比特和438次困难运算；要达成能源部目标，需将困难运算数量提升约230倍。
IBM研究院主任杰伊·甘贝塔（Jay Gambetta）在声明中表示：“当前关键问题是，如何加速并优化纠错机制，构建科学家可用于解决重大问题的系统。这一新型量子纠错协同设计平台，使我们能评估不同方法，确定可扩展的架构、软件与工作流。”
在量子计算中，资源理论将操作分为“易操作”（Clifford门）与“难操作”（非Clifford门）。后者在容错量子计算中尤为耗费资源，因其无法像Clifford门那样低成本实现，还需额外纠错资源。IBM量子中心古典系统协同设计首席架构师希萨拉米·西拉姆（Seetharami Seelam）向《电子工程时报》指出，所有纠错码均包含低成本与高成本指令；所谓“难操作”，实则取决于特定平台所采用的纠错码类型。
AMD执行副总裁马克·帕珀马斯特（Mark Papermaster）表示：“下一代计算将融合量子计算与数十年来在经典软硬件生态中的创新成果。我们正推进一种整体性方案，整合量子处理器、高性能计算与人工智能。该协同设计平台是迈向可扩展、高效率容错量子计算基础设施的重要一步。”
橡树岭国家实验室量子科学中心主任特拉维斯·哈姆布尔（Travis Humble）强调，攻克量子纠错难题，对使量子计算成为科学发现的实用工具至关重要，这也是橡树岭实验室的重点优先事项。
橡树岭与AMD曾合作打造全球首台“E级”（exascale）超级计算机，双方具备深厚合作基础。
欧洲在混合经典/量子计算理念方面走在前列：捷克、法国、德国、意大利、波兰、西班牙、荷兰与卢森堡等国正通过欧洲高性能计算联合体（EuroHPC JU），部署现场集成量子计算机与经典超算的系统。华盛顿智库战略与国际研究中心（CSIS）2026年3月报告指出，此举意在引领下一代计算范式。
IBM则持更技术中立立场。西拉姆表示：“多年来，IBM一直引领‘以量子为中心的超级计算’发展，包括提出将量子处理器与CPU/GPU集成至HPC环境的参考架构，并已在欧洲与日本落地应用。此次与橡树岭的合作，标志着该路径在美国本土迈出关键一步——将IBM量子计算机与ORNL高性能计算设施及AMD芯片深度整合。”
头部量子企业普遍视纠错为通往首批具科学与商业价值量子应用的核心路径。Quantinuum公司预计，其Nexus量子系统到2029年将实现纠错、资源管理、编排与部署的自动化与简化，助力开发者在逻辑层构建并集成日益强大的应用。
据公开信息，IBM与Quantinuum系获得美国政府20亿美元资助的九家量子企业之一，资金旨在巩固美国在该领域的领导地位。Quantinuum称，其Nexus系统目前服务逾200家机构，较去年增长45%；截至2026年8月，作业提交量同比激增十倍。
新加坡量子科技中心总监何塞·伊格纳西奥·拉托雷（José Ignacio Latorre）指出：“量子计算机正逼近大规模容错临界点。令人振奋的是，我们即将踏入未知计算疆域。新挑战在于：如何将高层量子算法适配至纠错硬件成功运行。Nexus等开发者平台，正帮助弥合算法设计与实际部署之间的鸿沟。”
IBM表示，Nighthawk处理器凭借高电路吞吐量与实时脉冲控制能力，可支持研究人员测试各类纠错技术，并对比不同方案在量子比特数量、时间、采样次数与经典资源消耗上的差异，从而明确AMD Umbra系统中GPU加速器的最佳应用场景。
借助IBM硬件，研究人员可在计算中途实时测量量子比特状态并即时响应；精确设定保护量子比特免受噪声干扰的信号时序；完整追溯硬件执行过程；并直接处理原始测量信号数据。
该量子纠错协同平台建立在IBM与ORNL、AMD既有的合作基础之上。今年早些时候，三方已演示利用量子计算机与ORNL“前沿”（Frontier）超算协同模拟磁性材料及聚变燃料候选材料分子构型。
IBM长期使用AMD GPU加速“基于采样的量子对角化”（SQD）流程中的经典对角化步骤——这是量子中心超算的关键工作流。去年，双方还成功验证了在AMD芯片上高效解码量子错误的算法。IBM指出，此类纠错与HPC工作流的联合研发，或将支撑其“量子知更鸟”（Quantum Starling）系统——公司首款容错量子计算机的研发路径。
