IBM představilo dvě nové jednotky kvantového zpracování (QPU), které mají urychlit přechod na praktické kvantové výpočty. Tento vývoj zahrnuje 120-qubitový Nighthawk procesor, který poskytuje 30% zvýšení výkonu oproti předchozím modelům, a 112-qubitový Loon procesor, navržený jako plán pro kvantové výpočty plně odolné proti chybám.
Škálování výkonu s Nighthawk
Procesor Nighthawk zlepšuje konektivitu qubitů prostřednictvím pokročilých vlastních konektorů, což umožňuje každému z jeho 120 qubitů připojit se až ke čtyřem sousedům. Tato architektura podporuje kvantové výpočty, které vyžadují až 5 000 dvouqubitových hradel – základní operace v kvantovém počítání. IBM plánuje rozšířit Nighthawk na 7 500 a 10 000 bran do roku 2026, respektive 2027, s dlouhodobým cílem 15 000 bran na 1000-qubitovém systému do roku 2028.
Usilujeme o odolnost vůči chybám s Loon
Zatímco počet qubitů je důležitý, skutečnou výzvou je zmírnění chyb. Procesor Loon se na to zaměřuje tím, že integruje všechny hardwarové komponenty potřebné pro kvantové výpočty odolné proti chybám. To znamená, že procesor je navržen tak, aby sám detekoval a opravoval chyby v reálném čase – což je kritický krok ke spolehlivému kvantovému počítání.
Proč je oprava chyb důležitá
Kvantové počítače jsou ze své podstaty nestabilní a qubity jsou náchylné k chybám. Procesor Loon řeší tento problém začleněním technologií Quantum Error Correction (QEC). QEC není o výrobě větších procesorů; jde o vytvoření spolehlivějších procesorů. 1000-qubitový Condor čip IBM, i když je velký, byl méně slibný než jeho 127-qubitový protějšek Eagle kvůli vyšší chybovosti.
Nové technologie v procesorech
CTO IBM Oliver Dial zdůraznil několik nových funkcí v procesorech: šesticestná qubitová připojení (umožňující každému qubitu se připojit k šesti sousedům), zvýšený počet směrovacích vrstev, delší konektory a „resetovací miniaplikace“ pro návrat qubitů do jejich základního stavu. Tyto technologie jsou poprvé společně testovány na 112-qubitovém Loon procesoru.
Modulární design a procesor Kookaburra
IBM také vyvíjí procesor Kookaburra, očekávaný v roce 2026. Bude to první QPU s modulární konstrukcí, kombinující logické operace s paměťovým úložištěm. Modulární design umožňuje škálovatelnější a spolehlivější kvantové systémy.
Quantum Advantage Tracking
IBM vytvořilo sledovač kvantových výhod, který měří, kdy budou kvantové počítače schopny řešit problémy přesahující možnosti klasických superpočítačů. Sledovač obsahuje tři počáteční problémy: pozorovatelný odhad, variační problémy a klasicky ověřitelné problémy.
Zlepšení ve výrobě plechů
IBM také přechází na výrobu 300mm (12palcových) plátků. Tento nový formát zkracuje dobu montáže procesoru na polovinu a zvyšuje složitost čipu desetinásobně. Proces zahrnuje krájení křemíkových válců na tenké disky, navrhování obvodů pomocí softwaru, leptací obvody, nanášení kovů, zpracování waferů a vrstvení/spojování čipů.
Závěr: Nejnovější kvantové procesory IBM, Nighthawk a Loon, představují významné kroky směrem k praktickým kvantovým výpočtům. Zaměření na škálování výkonu a opravu chyb ve spojení s pokrokem ve výrobě waferů staví IBM jako lídra v závodě o dosažení kvantové výhody a vytvoření kvantových počítačů odolných vůči chybám do roku 2029.
