Az IBM forradalmasítja a kvantumszámítástechnikát: a Starling, a 2029-es szuperszámítógép

Az IBM bemutatta eddigi legambiciózusabb projektjét a kvantumszámítástechnika területén.: a Starling, egy kvantum szuperszámítógép fejlesztése, amely 2029-től kezdődően radikálisan megváltoztatja a technológiai tájképet. Az IBM célja a világ első kereskedelmi forgalomban kapható hibatűrő kvantumgépének megépítése., ezzel leküzdve az egyik legnagyobb akadályt, ami eddig visszatartotta ezt a technológiát.

A kvantumszámítástechnika eddig ígéretesnek tűnt, tele technikai bonyodalmakkal, főként a következők miatt: a fizikai qubitek törékenysége valamint a környezeti zaj és a dekoherencia miatti nagy hibalehetőség. Az IBM a valós idejű hibajavításra összpontosítva igyekszik orvosolni az ágazat fő hátrányát., lehetővé téve a jövő kvantumszámítógépei számára, hogy összetett műveleteket hajtsanak végre anélkül, hogy a hibák felhalmozódása korlátozná őket.

Starling: 20.000 XNUMX-szer nagyobb kapacitás, mint a jelenlegi rendszereké

Az IBM által nyilvánosságra hozott részletek szerint A Starling akár 200 millió kvantumműveletet is képes lesz végrehajtani XNUMX logikai qubit felhasználásával.Ez az ábra egy hatalmas előrelépés a jelenlegi kvantumszámítógépekhez képest, amelyek jellemzően néhány ezer műveletre korlátozódnak, mielőtt kudarcot vallanak. A rendszer fejlesztése az IBM új kvantum adatközpontjában fog történni 2018-ban. Poughkeepsie, Nueva York, ahonnan a világ minden táján elérhető lesz a felhasználók és intézmények számára.

A projekt egyik legszembetűnőbb állítása az, hogy A Starling State teljes szimulációjához több mint ötmillió hagyományos szuperszámítógép memóriájára lenne szükség.Ez a példa nélküli képesség első alkalommal nyitja meg az utat olyan problémák megoldása előtt, amelyek jelenleg lehetetlenek a klasszikus számítástechnika számára: az új gyógyszerek tervezésétől kezdve a logisztikai optimalizáláson át a példátlan tulajdonságokkal rendelkező anyagok létrehozásáig, a mesterséges intelligencia algoritmusok gyorsulásához.

Hibajavítás és a logikai qubitek ugrálása

A Starling mögött rejlő legfontosabb áttörés abban rejlik, hogy qLDPC (Quantum Low-Density Parity Check) kód használata, egy forradalmi hibajavító technika, amely drasztikusan csökkenti az egyes logikai qubitekhez szükséges fizikai qubitek számát, ami sokkal életképesebbé teszi a kvantum-számítástechnika skálázhatóságát. Míg a hagyományos módszerek több száz vagy ezer fizikai qubitet igényeltek, az új technikák lehetővé teszik kompakt, hatékony és stabil rendszerek felépítését, ami kulcsfontosságú lépés az elmélet életre keltése felé.

Az IBM nemcsak ezen kódok hatékonyságát javította, hanem fejlesztett is valós idejű dekóderek, amelyek képesek minimalizálni a hibaszázalékot példátlan szinten, a nemrégiben publikált tanulmányok szerint. A vállalat úgy véli, hogy ezekkel az előrelépésekkel a fő tudományos akadály elhárult, a kihívást ipari méretekbe helyezve át, és a több ezer fizikai qubit összeállításához szükséges mérnöki munkát is elvégezték.

Útiterv: Loontól Blue Jay-ig, a kvantum-számítástechnika jövője

A 2029-es cél elérése érdekében az IBM kitűzte a következőket: köztes kiadási ütemterv több kulcsfontosságú processzorral:

• Kvantum Loon (2025): kísérleti processzor, amely az architektúra szerkezeti elemeit teszteli, beleértve a qubitek nagy távolságokon keresztüli összekapcsolására szolgáló „c-csatolókat”.
• Kvantum Kookaburra (2026): az első moduláris processzor, amelyet a kvantummemória és a logikai műveletek kombinálására terveztek, ami elengedhetetlen a skálázható rendszerek építéséhez.
• Kvantumkakadu (2027): egy olyan rendszer, amely lehetővé teszi több Kookaburra modul összekapcsolását „L-csatolók” segítségével, ami lehetővé teszi a skálázást óriási chipek használata nélkül.

A végső gól majd jön Seregély 2029-ben és utóda, Kék Jay, amelyet 2033-ra terveztek kétezer logikai qubittel és egymilliárd kvantumművelet végrehajtásának képességével, ami mérföldkövet jelent az ágazatban.

Az iparágra gyakorolt ​​hatás és a várható kihívások

Ha az IBM-nek sikerül tartania a tervezettet, A Starling átalakíthatja az olyan ágazatokat, mint az orvostudomány, az energia, a mesterséges intelligencia és a logisztika.A molekuláris folyamatok szimulációjának, az ellátási láncok optimalizálásának vagy az új anyagok tervezésének képessége órák – vagy akár percek – alatt újraértelmezné azt, ahogyan a vállalatok és intézmények a legösszetettebb kihívásokat kezelik.

A haladás ellenére A nagyléptékű kvantumrendszer-tervezés továbbra is komoly kihívást jelentTöbb ezer fizikai qubit pontos integrációjának elérése, a kriogén stabilitás biztosítása és a rendszerhűség valós körülmények között történő fenntartása megköveteli a technikai és működési ismeretlenek kezelését. Az IBM azonban ragaszkodik ahhoz, hogy az alapvető tudományos kérdéseket megoldották, és a fő kihívás most a technológia összeszerelésének iparosításában rejlik.

Üzleti szempontból az IBM kiemeli, hogy már jelentős bevételt termelt a kvantumfizika területén és a felhőalapú megoldások bevezetését és a távoli adatközpontokat tekinti a széles körű hozzáférés útjának. A piac azonban szorosan figyeli a potenciális versenytársak megjelenését és az alternatív technológiák fejlődését, olyan cégekkel, mint a Google, a Microsoft, az IonQ és a D-Wave, amelyek saját ütemterveket dolgoznak ki.

Starling érkezése a fizika, a mérnöki tudományok és a matematika területén végzett évek munkájának eredményét jelképezi. meghatározza egy kiindulópontját új korszak a kvantumszámítástechnikábanEddig egyetlen globális szereplő sem mutatott be ilyen konkrét ütemtervet és ilyen meghatározott ipari kötelezettségvállalást. Bár a végső sikerhez továbbra is hatalmas kihívások leküzdésére lesz szükség, egy működőképes, hibatűrő kvantumszámítógép lehetősége most közelebb van, mint valaha.