IBM paziņoja par Quantum Nighthawk procesoru, kurā ir 120 kubiti un 218 noskaņojami savienotāji, kas nodrošina par 30% sarežģītākas shēmas. Paredzams, ka mikroshēma sasniegs lietotājus līdz 2025. gada beigām, lai izmantotu dažādas lietojumprogrammas, sākot no zāļu atklāšanas līdz materiālu zinātnei.
Uzņēmums arī atklāja eksperimentālo Quantum Loon procesoru, kas integrē liela attāluma savienotājus un kubitu atiestatīšanas tehnoloģiju, lai uzlabotu kļūdu labošanu, izmantojot pielāgotus paritātes pārbaudes kodus hibrīdsistēmās. IBM projekti apstiprināja kvantu priekšrocības līdz 2026. gadam un defektu izturīgu kvantu skaitļošanu līdz 2029. gadam, nākotnes mikroshēmām, kas būvētas uz 300 mm plāksnēm Albany NanoTech Complex, lai palielinātu ražošanu.
Lai saprastu, kāpēc tas ir svarīgi, ir noderīgi uz brīdi atkāpties. Atšķirībā no parastajiem datoriem, kas uzglabā informāciju, izmantojot bitus, kas apzīmēti ar 0 vai 1, kvantu datori izmanto kvantu bitus vai kubitus, kas var pastāvēt kā 0, 1 vai abi vienlaikus. Šī īpašība, kas pazīstama kā superpozīcija, ļauj kvantu mašīnām vienlaikus apstrādāt milzīgus datu apjomus. Zinātnieki uzskata, ka šīs sistēmas galu galā varētu veikt sarežģītus aprēķinus miljoniem reižu ātrāk nekā mūsdienu vismodernākie superdatori.
Tas ir solījums, ko IBM dzenas. Jaunie Nighthawk un Loon procesori nav tikai pakāpeniski jauninājumi — tie iezīmē galveno progresu, lai kvantu skaitļošana būtu praktiska un uzticama. Nighthawk paplašina pašreizējās aparatūras robežas, tuvojoties klasiskajiem datoriem, kas pārspēj reālās pasaules problēmas, savukārt Loon demonstrē progresu kvantu kļūdu labošanā, kas ir būtisks solis stabilu, liela mēroga kvantu sistēmu veidošanā.
“Patiesi noderīgas kvantu skaitļošanas ieviešanai pasaulē ir daudz pīlāru,” sacīja Džejs Gambetta, IBM pētniecības direktors un IBM līdzstrādnieks. “Mēs uzskatām, ka IBM ir vienīgais uzņēmums, kas spēj ātri izgudrot un mērogot kvantu programmatūru, aparatūru, izgatavošanu un kļūdu labošanu, lai atbloķētu transformējošas lietojumprogrammas. Mēs esam priecīgi šodien paziņot par daudziem no šiem pavērsieniem.”
Nighthawk un Loon: jaudīgākie kvantu procesori, liels solis pret defektiem izturīgu kvantu skaitļošanu līdz 2029. gadam
Nighthawk, līdz šim vismodernākais IBM procesors, nodrošina 120 kubitus, kas savienoti, izmantojot 218 nākamās paaudzes savienotājus — par vairāk nekā 20% vairāk nekā tā priekšgājējs Heron. Šī augstākā savienojamība nodrošina sarežģītākas shēmas, vienlaikus saglabājot zemu kļūdu līmeni. Mikroshēma ir paredzēta līdz 5000 divu kubitu vārtiem, kas ir galvenais kvantu skaitļošanas rādītājs. IBM paredz, ka vēlākās Nighthawk iterācijas izvērsīsies līdz 7500 vārtiem līdz 2026. gadam, 10 000 līdz 2027. gadam un līdz 15 000 līdz 2028. gadam, izmantojot liela attāluma savienotājus, kas savieno vairāk nekā 1000 kubitu.
Lai nodrošinātu progresa caurspīdīgumu, IBM un partneri, tostarp Algorithmiq, BlueQubit un Flatiron institūta pētnieki, uzsāka atklātu “kvantu priekšrocību izsekotāju”. Šī iniciatīva ļauj plašākai pētnieku kopienai pārbaudīt eksperimentālus apgalvojumus par kvantu priekšrocībām vairākās problēmu kategorijās. “Mūsu izstrādātais modelis pēta tik sarežģītus režīmus, ka tas izaicina visas līdz šim pārbaudītās jaunākās klasiskās metodes,” sacīja Algorithmiq izpilddirektore un līdzdibinātāja Sabrina Maniscalco. BlueQubit CTO Haiks Tepanjans piebilda, ka viņu darbs palīdz “formalizēt gadījumus, kad kvantu datori sāk pārspēt klasiskos datorus par lielumu kārtām”.
IBM kvantu programmatūras steks Qiskit attīstās kopsolī ar aparatūru. Tagad tas piedāvā precīzāku dinamisko ķēžu kontroli, nodrošinot par 24% precizitātes palielinājumu mērogos, kas pārsniedz 100 kubitus. Uzņēmums arī ieviesa C-API saskarni, lai savienotu Qiskit ar augstas veiktspējas klasiskajām skaitļošanas sistēmām, samazinot kļūdu mazināšanas izmaksas vairāk nekā 100 reizes. IBM plāno līdz 2027. gadam vēl vairāk paplašināt Qiskit ar skaitļošanas bibliotēkām mašīnmācībai un optimizācijai, jo īpaši fizikas un ķīmijas problēmām, piemēram, Hamiltona simulācijām un diferenciālvienādojumiem.
Līdzās Nighthawk IBM iepazīstināja ar savu eksperimentālo Loon procesoru — prototipu, kura mērķis ir realizēt liela mēroga kļūdu labošanu. Loon ietver jaunu daudzslāņu maršrutēšanu liela attāluma savienotājiem, kas saista attālos kubitus tajā pašā mikroshēmā un atbalsta kubitu atiestatīšanu starp aprēķiniem. IBM jau ir demonstrējis reāllaika kļūdu atšifrēšanu mazāk nekā 480 nanosekundēs, izmantojot qLDPC kodus klasiskajā aparatūrā, sasniedzot šo pavērsienu veselu gadu pirms grafika. Kopā ar Loon šie sasniegumi iezīmē pamatu defektu izturīgām kvantu arhitektūrām, kas balstītas uz supravadošiem kubitiem.
IBM aparatūras virzību atbalsta pāreja uz 300 mm plāksnīšu ražošanu Albany NanoTech kompleksā Ņujorkā. Jauninājums ir dubultojis pētniecības un attīstības tempu, uz pusi samazinājis mikroshēmu izstrādes laiku un iespējojis paralēlu dizaina testēšanu. Saskaņā ar IBM teikto, šī pāreja nodrošina ātrākus mācīšanās ciklus un uzlabotu veiktspēju visā kubitu blīvumā un starpsavienojumu sarežģītībā.
Tā kā Nighthawk uzlabo īstermiņa veiktspēju un Loon ir novatorisks pret defektiem izturīgs dizains, IBM pozicionē sevi, lai desmitgades laikā nodrošinātu praktisku kvantu skaitļošanu — vīziju, kas, ja tā tiks realizēta, varētu no jauna definēt, kā nozares modelē ķīmiju, optimizē loģistiku un simulē materiālus atomu mērogā.
