IBM محاسبات کوانتومی را متحول می‌کند: استارلینگ، ابررایانه سال ۲۰۲۹

شرکت IBM از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه خود تا به امروز در زمینه محاسبات کوانتومی رونمایی کرد.توسعه استارلینگ، یک ابررایانه کوانتومی که نویدبخش تغییر اساسی چشم‌انداز فناوری از سال ۲۰۲۹ است. هدف IBM ساخت اولین ماشین کوانتومی تجاری مقاوم در برابر خطا در جهان است.و بدین ترتیب بر یکی از بزرگترین موانعی که تاکنون این فناوری را عقب نگه داشته بود، غلبه کردند.

محاسبات کوانتومی تاکنون وعده‌ای پر از پیچیدگی‌های فنی بوده است، عمدتاً به دلیل ... شکنندگی کیوبیت‌های فیزیکی و تمایل زیاد به خطا به دلیل نویز محیطی و ناهمدوسی. آی‌بی‌ام با تمرکز بر تصحیح خطای بلادرنگ، در پی رفع نقص اصلی این بخش است.، به رایانه‌های کوانتومی آینده اجازه می‌دهد تا عملیات پیچیده را بدون محدود شدن توسط انباشت خطاها انجام دهند.

استارلینگ: ظرفیتی ۲۰ هزار برابر بیشتر از سیستم‌های فعلی

طبق جزئیات فاش شده توسط IBM، استارلینگ قادر خواهد بود تا ۱۰۰ میلیون عملیات کوانتومی را با استفاده از ۲۰۰ کیوبیت منطقی انجام دهد.این رقم نشان دهنده یک جهشی بزرگ به جلو در مقایسه با رایانه‌های کوانتومی فعلیکه معمولاً قبل از شکست، به چند هزار عملیات محدود می‌شوند. توسعه این سیستم در مرکز داده کوانتومی جدید IBM در ... انجام خواهد شد. پوگکیپسی، نیویورک، از آنجا برای کاربران و موسسات در سراسر جهان قابل دسترسی خواهد بود.

یکی از ادعاهای قابل توجه این پروژه این است که شبیه‌سازی کامل استارلینگ استیت به حافظه ترکیبی بیش از یک کویندسیلیون ابررایانه معمولی نیاز دارد.این قابلیت بی‌سابقه، برای اولین بار، دری را به روی حل مسائلی می‌گشاید که در حال حاضر برای محاسبات کلاسیک غیرممکن هستند: از طراحی داروهای جدید گرفته تا بهینه‌سازی لجستیک و ایجاد موادی با خواص بی‌سابقه، به شتاب الگوریتم‌های هوش مصنوعی.

تصحیح خطا و جهش کیوبیت‌های منطقی

موفقیت کلیدی پشت استارلینگ در این نهفته است استفاده از کد qLDPC (بررسی برابری کوانتومی با چگالی کم)، یک تکنیک انقلابی تصحیح خطا که تعداد کیوبیت‌های فیزیکی مورد نیاز برای هر کیوبیت منطقی را به شدت کاهش می‌دهد.، مقیاس‌پذیری محاسبات کوانتومی را بسیار عملی‌تر می‌کند. در حالی که روش‌های سنتی به صدها یا هزاران کیوبیت فیزیکی نیاز داشتند، تکنیک‌های جدید امکان ساخت سیستم‌های فشرده، کارآمد و پایدار را فراهم می‌کنند، که گامی حیاتی در جهت تحقق این نظریه است.

آی‌بی‌ام نه تنها کارایی این کدها را بهبود بخشیده، بلکه توسعه نیز داده است رمزگشاهای بلادرنگ که قادر به به حداقل رساندن میزان خطا هستند طبق مطالعات اخیر منتشر شده، در سطوح بی‌سابقه‌ای. این شرکت معتقد است که با این پیشرفت‌ها، مانع اصلی علمی برطرف شده و این چالش به مقیاس صنعتی و مهندسی مورد نیاز برای مونتاژ هزاران کیوبیت فیزیکی منتقل شده است.

نقشه راه: از لون تا بلو جی، آینده محاسبات کوانتومی

برای دستیابی به هدف ۲۰۲۹، IBM تعیین کرده است یک برنامه انتشار میانی با چندین پردازنده کلیدی:

• لون کوانتومی (۲۰۲۵)پردازنده‌ای آزمایشی که اجزای ساختاری معماری، از جمله «جفت‌کننده‌های c» برای اتصال کیوبیت‌ها در فواصل طولانی را آزمایش می‌کند.
• کوکابورای کوانتومی (۲۰۲۶)اولین پردازنده ماژولار طراحی شده برای ترکیب حافظه کوانتومی و عملیات منطقی، که برای ساخت سیستم‌های مقیاس‌پذیر ضروری است.
• کاکادوی کوانتومی (۲۰۲۷)سیستمی که امکان اتصال چندین ماژول کوکابورا را با استفاده از «کوپلرهای L» فراهم می‌کند، که امکان مقیاس‌بندی را بدون توسل به تراشه‌های غول‌پیکر فراهم می‌کند.

هدف نهایی با ... همراه خواهد بود استارلینگ در سال ۲۰۲۹ و جانشین او، جی آبیکه برای سال ۲۰۳۳ برنامه‌ریزی شده است، با دو هزار کیوبیت منطقی و ظرفیت اجرای یک میلیارد عملیات کوانتومی، نقطه عطفی در قدرت در این بخش را رقم می‌زند.

تأثیر بر صنعت و چالش‌های پیش رو

اگر IBM بتواند به برنامه‌ی خود عمل کند، استارلینگ می‌تواند بخش‌هایی مانند پزشکی، انرژی، هوش مصنوعی و لجستیک را متحول کند.توانایی شبیه‌سازی فرآیندهای مولکولی، بهینه‌سازی زنجیره‌های تأمین یا طراحی مواد جدید در عرض چند ساعت - یا حتی چند دقیقه - می‌تواند نحوه‌ی برخورد شرکت‌ها و مؤسسات با پیچیده‌ترین چالش‌ها را از نو تعریف کند.

با وجود پیشرفت، مهندسی سیستم‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ همچنان یک چالش بزرگ استدستیابی به ادغام دقیق هزاران کیوبیت فیزیکی، تضمین پایداری برودتی و حفظ وفاداری سیستم در شرایط دنیای واقعی، نیازمند پرداختن به ناشناخته‌های فنی و عملیاتی است. با این حال، IBM اصرار دارد که علم پایه حل شده است و چالش اصلی اکنون در صنعتی‌سازی مونتاژ این فناوری نهفته است.

از دیدگاه تجاری، IBM تأکید می‌کند که در حال حاضر درآمد قابل توجهی در حوزه کوانتومی ایجاد کرده است و پذیرش فضای ابری و مراکز داده از راه دور را به عنوان مسیری برای دسترسی گسترده می‌بیند. با این حال، بازار با دقت ظهور رقبای بالقوه و تکامل فناوری‌های جایگزین را زیر نظر دارد، و شرکت‌هایی مانند گوگل، مایکروسافت، IonQ و D-Wave نقشه راه خود را پیش می‌برند.

ورود استارلینگ نتیجه سال‌ها کار در فیزیک، مهندسی و ریاضیات است، و نقطه شروع یک را تعریف می‌کند عصر جدید برای محاسبات کوانتومیتاکنون، چنین نقشه راه مشخص و چنین تعهد صنعتی مشخصی توسط هیچ بازیگر جهانی ارائه نشده است. اگرچه موفقیت نهایی همچنان مستلزم غلبه بر چالش‌های عظیم است، اما چشم‌انداز یک کامپیوتر کوانتومی کاربردی و مقاوم در برابر خطا اکنون بیش از هر زمان دیگری نزدیک است.