IBM создаст первый в мире модульный квантовый компьютер с 200 логическими кубиками и встроенными по исправлению ошибок

IBM обновил свой план по созданию первого в мире квантового квантового квантового компьютера для решения практических задач. Система называется Starling. Это будет работать с 200 логическими кубиками. Ввод в эксплуатацию запланировано на 2029 год. Научный барьер для создания этой системы больше не существует.

В настоящее время нет готовых аппаратных решений для создания системы Starling. IBM постепенно отправится к ней. Система будет реализована в новом центре обработки данных IBM в Покипи, Нью -Йорк.

Ожидается, что он выполнит в 20 000 раз больше операций, чем современные квантовые компьютеры. Чтобы имитировать условия квантовых вычислений, IBM Starling потребует памяти, превышающей Quindicillion Byt (10^48), которая намного превышает возможности самых мощных суперкомпьютеров в мире.

«IBM прокладывает путь к следующей границе в квантовых расчетах. Наш опытный опыт в области математики, физики и инженерии проходит для большого квантового квантового компьютера, который решает реальные проблемы и выявляет огромные возможности для бизнеса».

Арвинд Кришна сказал, председатель и генеральный директор IBM

Большой квантовый квантовый компьютер с сотнями или тысячами логических кубов может провести сотни миллионов миллиардов операций, что ускоряет и увеличивает процессы в таких областях, как разработка лекарств, материалы, химия и оптимизация. Система Starling сможет выполнить 100 миллионов квантовых операций, используя 200 логических кубиков. Это будет основой для следующей системы Blue Jay, которая сможет выполнить 1 миллиард квантовых операций с использованием логических кубиков 2000 года. Blue Jay появится в 2033 году как эволюция Starling. Если это станет реальностью, кажется, что нам придется навсегда попрощаться с традиционным шифрованием.

Следует помнить, что для решения проблемы сопротивления ошибок для каждого логического кабеля, участвующего в расчетах, должно быть 1 миллион физически (аппаратных) кубиков.

Основные работы по квантовым расчетам говорят об этом. В последние несколько лет эти требования были значительно облегчены, но IBM еще не была готова сказать, сколько физических кубиков будут участвовать в каждом логическом кубике. Тем не менее, система включает в себя чрезвычайно сложную архитектуру процессора, поэтому квантовый компьютер в конечном итоге вписывается в вычислительный зал вместо того, чтобы занимать площадь нескольких.

IBM сказал, что они создали многообещающую архитектуру, которая сможет выполнить квантовые вычисления с таким огромным количеством физических кубиков. Архитектура основана на коде, предложенный компанией. Несомненно, успех реализации эффективной архитектуры, устойчивой к ошибкам, зависит от выбора кода по исправлению ошибок и способа разработки и созданной системы, чтобы этот код мог быть масштабированием.

Само собой разумеется, этот код должен быть связан с архитектурой. Это заставит IBM работать в довольно прочной раме. Основные требования к архитектуре:

• Сопротивление ошибок, которая позволит ей подавить достаточное количество ошибок, чтобы успешно выполнить полезные алгоритмы;
• возможность подготовки и измерения логических кубов с использованием расчетов;
• применимость универсальных инструкций к логическим кубам;
• Возможность декодировать измерения логических кубиков в режиме реального времени и изменить последующие инструкции;
• Модальность масштабирования до сотен или тысяч логических кубов для выполнения более сложных алгоритмов;
• Достаточная эффективность для выполнения более сложных алгоритмов.

В двух новых технических документах IBM рассказывает, как это будет выглядеть.

Во -первых, она представила код QLDPC — квантовые коды с кодами утилизации низкой плотности (Как классический LDPC) Этот код значительно уменьшает количество физических кубиков, необходимых для исправления ошибок, и уменьшает требуемые накладные расходы примерно на 90% по сравнению с другими многообещающими кодами. Описаны ресурсы, необходимые для надежного реализации крупномасштабных квантовых программ, доказывая, что эта архитектура более эффективна, чем другие.

Во втором документе компания описывает, как эффективно декодировать информацию от физических кубиков и предлагать способ обнаружить и исправить реальные ошибки с помощью обычных вычислительных ресурсов.

На самом деле, это будет выглядеть следующим образом. В конце 2025 года IBM представит модуль процессора Loon. Модуль предназначен для проверки компонентов архитектуры кода QLDPC, включая «C-Tyres», которые соединяют кубики на большие расстояния в одном чипе. Увеличивающаяся сложность архитектуры и отношений в многослойном чипе иллюстрируется приведенным выше изображением, которое сравнивает текущий квантовый процессор Херона и Луна на IBM.

В 2026 году компания представит первый модульный процессор Kookaburra, предназначенный для кодированной информации и обработки. Он будет объединять квантовую память с логическими операциями и станет основным строительным блоком для масштабирования систем, устойчивых к ошибкам, вне одного чипа.

В 2027 году IBM будет продавать модуль процессора Cockatoo. Он объединит два модуля Kookaburra, используя «L-образные отношения». Эта архитектура позволит подключаться квантовым чипам в виде узлов в более крупной системе без необходимости создавать непрактичные чипы. Система Squirtle будет построена путем объединения модулей Kakadu в платформу. Платформа включает криогенное охлаждение базовых компонентов примерно до 4 кельвинов (-273,15 ° C.) Чтобы интегрироваться с обычными компьютерами, подключение электроники также должно быть охлаждено до таких температур. Тем не менее, система будет расположена не в холодильнике, а только в вычислительных узлах.

IBM сделал предложение, которое может перевернуть мир компьютеров с ног на голову. В какой степени он сможет понять, что это все еще открытый вопрос.