2026中研院QPU冬季Workshop

IQM是一家芬蘭專注於超導量子電腦的供應商，結合自研超導量子系統、量子雲端平台，協助學研機構與高效能運算（HPC）中心探索與落地量子計算應用。

IQM Qubit Architecture

	Crystal	Star	Constellation
拓樸
組成	由量子位元、可調耦合器組成	加入計算性諧振器	由六邊形 Star 結構為單元組成
特點	傳統四邊形晶體結構 鄰近位元耦合（Connectivity=4） 多執行緒:可執行許多平行閘操作 適合 Surface code QEC	由計算性諧振器串聯所有 Qubit 全連結（All-to-all Connectivity） 單執行緒:單次只能操作一對耦合閘操作	採用六邊形蜂窩模組架構 透過諧振器達到 Connectivity=12 多執行緒:可執行許多平行閘操作 目標 qLDPC 非局域 QEC(需要較高的 Connectivity)

▲ IQM的量子位元拓樸策略。 從傳統的四邊形架構(Crystal)，到IQM獨家的六邊形Constellation架構，顯示出IQM在超導量子位元QPU設計上，針對拓樸優化的思考與嘗試。 理想的量子計算需要量子傅立葉轉換（QFT），如果量子位元間的連接性越大，則可以減少SWAP等操作來縮短電路深度。 但超導量子位元是2D的電路設計，較難達到All-to-All Connectivity，故如何提升量子晶片的操作性，一直是當前活躍的研究主題。
Ref: arxiv.org/pdf/2503.12869
Ref: https://arxiv.org/pdf/2503.10903
Ref: https://meetiqm.com/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/

▲ 用交錯隨機基準測試（Interleaved Randomized Benchmarking, IRB）來量測IQM Star量子閘的保真度（fidelity）。MOVE閘是IQM針對Star架構設計的閘。
Ref: arxiv.org/2503.10903

解讀IQM Roadmap

▲ 讓量子電腦達到實用FTQC量產化的研發上，IQM認為是三個重點：

• Quality:提升量子晶片的品質，包含單個位元的Fidilty、2-Qubit Gate Fidelity，以及整個電路上Crosstalk的壓制。

• Scaling:在單晶片上集成大量高品質的量子位元，目標百萬顆以上。

• Topology:不同的Architecture可以實踐不同的閘運算自由度、減少電路深度、增加編譯的彈性。

Ref: Adopt from https://meetiqm.com/technology/roadmap/

晶片上位元佈局研究

透過研究不同間距，來衡量量子位元之間的耦合與串擾。	覆晶封裝下，不同走線位置對量子位元的影響。

Ref: 10.1103/PRXQuantum.4.010314

▲ 預計在APS 2026，IQM會發表在Constellation上加入遠程耦合的位元交互作用。是為了對應到qLDPC的發展。

qLDPC 量子糾錯

這邊來提一下為何IQM會進行遠程交互晶片設計，相關技術可以參考IBM在2024年qLDPC的工作。糾錯碼在實用計算上佔有非常重要地位，如何在最低的開銷下達到最佳的資訊傳輸和糾錯冗餘一直是工程上權衡的課題。 由於量子計算不可測量的特性，讓量子糾錯的難度更高。 超導量子位元屬於二維的量子晶片，當前最主流的量子糾錯是表面碼Surface Code。 Surface Code優點是對於connectivity的需求只需要鄰近的Qubit，不需要遠程交互作用，但缺點是Ancilla Qubit的數量隨系統增加同步增加，實用上會增加系統複雜度與錯誤。 IBM在2024年展示了qLDPC (quantum Low-Density Parity Check code)混合Surface Code的量子糾錯運算。 qLDPC需要長程的交互作用，得益於IBM多層晶片製程的佈線，可以實現較複雜的量子位元間交互連接性拓樸。

▲ IBM論文中比較傳統的表面碼（Surface Code）與新型且高效的雙二分碼（Bivariate Bicycle Code 簡稱 BB code，屬於qLDPC的一種）。
圖a是表面碼 (Surface Code)。
圖bBB 碼 (Bivariate Bicycle Code)的幾何結構： 它被「嵌入」在一個拓樸環面（Torus，甜甜圈形狀）上，每個量子位元有 6 條線連出去（4 條短程，2 條長程）。
圖c混合架構與操作。
傳統表面碼如果要達到同樣的容錯水準，可能需要數千個位元，而 BB 碼只需要一百多個。
Ref: 10.1038/s41586-024-07107-7

▲ 前面所說的BB Code嵌入在拓樸環面的示意圖，由IBM所繪製。
Ref: https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc

▲ IBM多層晶片製程的佈線，可以實現較複雜的量子位元間交互連接性拓樸。更多量子晶片介紹可以參考：邁向Scalable QPU-量子晶片設計。
Ref: https://thenewstack.io/ibm-cracks-code-for-building-fault-tolerant-quantum-computer/
Ref: https://www.hpcwire.com/2025/06/10/ibm-sets-2029-target-for-fault-tolerant-quantum-computing/