IBM представляет Loon: первый отказоустойчивый квантовый процессор — он изменит мир
К 2029 году IBM намерена представить первый коммерческий отказоустойчивый квантовый компьютер Starling, основанный на новой архитектуре и более совершенном алгоритме исправления ошибок qLDPC. Первой реализацией этих планов является экспериментальный квантовый процессор Loon, который IBM рекламирует как решение, впервые включающее в себя все ключевые компоненты, необходимые для отказоустойчивых квантовых компьютеров.
Процессор IBM Loon поможет протестировать новую архитектуру для будущей реализации крупномасштабных платформ квантовых вычислений и масштабировать компоненты, необходимые для практической и высокоэффективной квантовой коррекции ошибок.
IBM уже продемонстрировала некоторые революционные функции, которые, по ее словам, будут реализованы в этом процессоре, такие как введение нескольких высококачественных слоев маршрутизации с низкими потерями для обеспечения более длинных межсоединений на кристалле (или С-цепи), которые выходят за рамки межсоединений ближайших соседей для соединения физически удаленных кубитов на одном чипе, а также технологий для сброса кубитов между вычислениями.
Переход от ближайших связей кубитов к дальним связям кубитов поможет, среди прочего, отказаться от поверхностных кодов исправления ошибок в пользу низкоплотной проверки квантовой четности (qLDPC). Утверждается, что использование этой схемы вместо поверхностного алгоритма позволит сократить количество физических кубитов, необходимых для реализации одной логической единицы, примерно на порядок. Это своего рода резерв, который мог бы дать IBM фору в достижении пресловутого квантового превосходства.
Объединение возможностей архитектуры Loon с квантовой коррекцией ошибок классических компьютеров станет шагом, который быстрее всего приблизит сверхпроводящие квантовые платформы IBM к практической ценности.
Кстати, IBM также доказала, что можно использовать классическое компьютерное оборудование для точного декодирования ошибок реального времени с помощью кодов qLDPC (менее чем за 480 нс). И этот технический прорыв был достигнут на год раньше запланированного срока.
Компания начала использовать 300-миллиметровые линии на предприятии Albany NanoTech в Нью-Йорке для производства чипов с архитектурой QPU Loom. Когда-то это было чуть ли не собственное производство IBM, но с середины прошлого века оптимизация бизнеса компании вынудила ее расстаться с обремененными активами. При этом IBM остается крупным заказчиком этого центра и теперь перенесла туда разработку квантовых процессоров.
Современное полупроводниковое оборудование центра и возможности непрерывной работы объекта уже ускорили процесс обучения персонала, усовершенствовали и расширили возможности квантовых процессоров IBM, позволив компании увеличить количество связанных кубитов, их плотность и производительность.
На данный момент IBM удалось удвоить скорость исследований и разработок, сократив время, необходимое для создания каждого нового процессора, как минимум вдвое, добившись десятикратного увеличения физической сложности квантовых чипов и дав возможность исследовать и изучать несколько проектов параллельно. Процессоры Heron и Loon стали реальностью во многом благодаря переходу на производство на кремниевых пластинах диаметром 300 мм, что станет еще одним преимуществом IBM в гонке за квантовое превосходство.
