IBM представила два нових блоки квантової обробки (QPU), призначені для прискорення переходу до практичних квантових обчислень. Ці розробки включають 120-кубітний процесор Nighthawk, який забезпечує приріст продуктивності на 30% у порівнянні з попередніми моделями, і 112-кубітний процесор Loon, розроблений як проект повністю стійких до помилок квантових обчислень.
Масштабування продуктивності за допомогою Nighthawk
Процесор Nighthawk покращує підключення кубітів за допомогою розширених користувальницьких роз’ємів, що дозволяє кожному з його 120 кубітів підключатися до чотирьох сусідів. Ця архітектура підтримує квантові обчислення, що вимагає до 5000 двокубітних вентилів — фундаментальних операцій у квантових обчисленнях. IBM планує розширити Nighthawk до 7500 і 10 000 воріт до 2026 і 2027 років відповідно з довгостроковою метою 15 000 воріт на 1000-кубітній системі до 2028 року.
Прагнення до відмовостійкості з Loon
Хоча кількість кубітів важлива, справжньою проблемою є пом’якшення помилок. Процесор Loon зосереджується на цьому, інтегруючи всі апаратні компоненти, необхідні для стійких до помилок квантових обчислень. Це означає, що процесор розроблено для самостійного виявлення та виправлення помилок у режимі реального часу, що є критичним кроком до надійних квантових обчислень.
Чому виправлення помилок важливе
Квантові комп’ютери за своєю природою нестабільні, а кубіти схильні до помилок. Процесор Loon вирішує цю проблему, використовуючи технології квантової корекції помилок (QEC). QEC — це не створення більших процесорів; мова йде про створення більш надійних процесорів. 1000-кубітний чіп IBM Condor, хоча й великий, був менш перспективним, ніж його 127-кубітний аналог Eagle через вищий рівень помилок останнього.
Нові технології в процесорах
Головний технічний директор IBM Олівер Дайл виділив кілька нових функцій у процесорах: шестисторонні з’єднання кубітів (що дозволяють кожному кубіту з’єднуватися з шістьма сусідами), збільшену кількість шарів маршрутизації, довші роз’єми та «гаджети скидання» для повернення кубітів до основного стану. Ці технології вперше разом тестуються на 112-кубітному процесорі Loon.
Модульний дизайн і процесор Kookaburra
IBM також розробляє процесор Kookaburra, який очікується в 2026 році. Це буде перший QPU з модульною конструкцією, що поєднує логічні операції з пам’яттю. Модульна конструкція забезпечує більш масштабовані та надійні квантові системи.
Відстеження квантових переваг
IBM створила квантовий трекер переваг, щоб вимірювати, коли квантові комп’ютери зможуть вирішувати проблеми, які перевершують можливості класичних суперкомп’ютерів. Трекер включає три вихідні проблеми: спостережувану оцінку, варіаційні задачі та класично верифіковані проблеми.
Покращення у виробництві пластин
IBM також починає виробництво 300 мм (12 дюймів) пластин. Цей новий формат скорочує час складання процесора вдвічі та збільшує складність мікросхеми вдесятеро. Процес передбачає нарізання кремнієвих циліндрів на тонкі диски, проектування схем за допомогою програмного забезпечення, травлення схем, осадження металів, обробку пластин і нанесення шарів/з’єднання мікросхем.
Висновок: Найновіші квантові процесори IBM, Nighthawk і Loon, представляють значні кроки на шляху до практичних квантових обчислень. Зосередженість на масштабуванні продуктивності та виправленні помилок у поєднанні з прогресом у виробництві пластин позиціонує IBM як лідера в гонці за досягнення квантової переваги та створення стійких до помилок квантових комп’ютерів до 2029 року.
