IBM způsobuje revoluci v kvantových výpočtech: Starling, superpočítač pro rok 2029

Společnost IBM představila svůj dosud nejambicióznější projekt v oblasti kvantových výpočtů.vývoj Starlingu, kvantového superpočítače, který slibuje radikální změnu technologické krajiny od roku 2029. Cílem IBM je postavit první komerční kvantový stroj na světě odolný vůči chybám., čímž překonala jednu z největších překážek, která tuto technologii doposud brzdila.

Kvantové výpočty byly až doposud příslibem plným technických komplikací, zejména kvůli křehkost fyzických qubitů a vysoký náchylnost k chybám v důsledku okolního šumu a dekoherence. IBM se snaží řešit hlavní nevýhodu tohoto odvětví zaměřením na opravu chyb v reálném čase., což umožní budoucím kvantovým počítačům provádět složité operace, aniž by byly omezeny hromaděním chyb.

Starling: 20.000 XNUMXkrát větší kapacita než současné systémy

Podle podrobností zveřejněných společností IBM Starling bude schopen provádět až 200 milionů kvantových operací s využitím XNUMX logických qubitů.Tento obrázek představuje obrovský skok vpřed ve srovnání se současnými kvantovými počítači, které jsou obvykle omezeny na několik tisíc operací, než podlehnou selhání. Vývoj tohoto systému bude probíhat v novém kvantovém datovém centru IBM v Poughkeepsie, New York, odkud bude přístupný uživatelům a institucím po celém světě.

Jedním z nejvýraznějších tvrzení projektu je, že Plná simulace systému Starling State by vyžadovala kombinovanou paměť více než pěti miliard konvenčních superpočítačů.Tato bezprecedentní schopnost otevírá dveře k řešení problémů, které jsou v současné době pro klasické výpočty nemožné: od návrhu nových léků, přes optimalizaci logistiky až po tvorbu materiálů s dosud nevídanými vlastnostmi, k zrychlení algoritmů umělé inteligence.

Korekce chyb a přeskakování logických qubitů

Klíčový průlom, který Starling dosáhl, spočívá v použití kódu qLDPC (Quantum Low-Density Parity Check), revoluční technika opravy chyb, která drasticky snižuje počet fyzických qubitů potřebných pro každý logický qubit, což značně zjednodušuje škálovatelnost kvantových výpočtů. Zatímco tradiční metody vyžadovaly stovky nebo tisíce fyzických qubitů, nové techniky umožňují konstrukci kompaktních, efektivních a stabilních systémů, což je klíčový krok k uvedení teorie do života.

Společnost IBM nejen zlepšila efektivitu těchto kódů, ale také vyvinula dekodéry v reálném čase schopné minimalizovat chybovost na bezprecedentní úrovni, jak ukazují nedávno publikované studie. Společnost se domnívá, že s tímto pokrokem byla vyřešena hlavní vědecká překážka, která posunula výzvu do průmyslového měřítka a inženýrství potřebné k sestavení tisíců fyzických qubitů.

Plán: Od Loon po Blue Jay, budoucnost kvantových výpočtů

Aby IBM dosáhla cíle pro rok 2029, stanovila plán přechodných vydání s několika klíčovými procesory:

• Kvantová potáplice (2025): experimentální procesor, který testuje strukturální komponenty architektury, včetně „c-vazebních členů“ pro propojení qubitů na velké vzdálenosti.
• Kvantová Kookaburra (2026): první modulární procesor navržený pro kombinaci kvantové paměti a logických operací, nezbytný pro vytváření škálovatelných systémů.
• Kvantový kakadu (2027): systém, který umožňuje propojení několika modulů Kookaburra pomocí „L-spojek“, což umožní škálování bez použití obřích čipů.

Konečný cíl přijde s Špaček v roce 2029 a jeho nástupce, blue Jay, plánovaný na rok 2033 s dvěma tisíci logickými qubity a schopností provádět miliardu kvantových operací, což představuje milník v tomto odvětví.

Dopad na odvětví a nadcházející výzvy

Pokud se IBM podaří dodržet svůj harmonogram, Starling by mohl transformovat odvětví, jako je medicína, energetika, umělá inteligence a logistika.Schopnost simulovat molekulární procesy, optimalizovat dodavatelské řetězce nebo navrhovat nové materiály během několika hodin – nebo dokonce minut – by nově definovala způsob, jakým firmy a instituce řeší ty nejsložitější výzvy.

Navzdory pokroku, Inženýrství kvantových systémů ve velkém měřítku zůstává obrovskou výzvouDosažení přesné integrace tisíců fyzických qubitů, zajištění kryogenní stability a udržení věrnosti systému v reálných podmínkách vyžaduje řešení technických a provozních neznámých. IBM však trvá na tom, že základní vědecká otázka byla vyřešena a že hlavní výzvou nyní spočívá v industrializaci montáže technologie.

Z obchodního hlediska IBM zdůrazňuje, že již vygenerovala značné příjmy v kvantové oblasti a považuje zavádění cloudu a vzdálená datová centra za cestu k širokému přístupu. Trh však pozorně sleduje vznik potenciálních konkurentů a vývoj alternativních technologií, přičemž společnosti jako Google, Microsoft, IonQ a D-Wave prosazují své vlastní plány.

Příchod Starlingové představuje výsledek dlouholeté práce ve fyzice, inženýrství a matematice a definuje počáteční bod Nová éra kvantových výpočtůAž doposud žádný globální hráč nepředložil takový konkrétní plán a tak definovaný průmyslový závazek. Ačkoli konečný úspěch bude i nadále vyžadovat překonání obrovských výzev, vyhlídka na funkční kvantový počítač odolný vůči chybám je nyní blíž než kdy dříve.