Stratégia kvantových výpočtov spoločnosti IBM vstupuje do kľúčovej fázy s predstavením... dve nové kvantové procesory a vylepšenia softvéru zamerané na stabilizáciu vykonávania obvodov. Spoločnosť vidí svoje ďalšie míľniky v overiteľnej kvantovej výhode a prvých systémoch odolných voči chybám, čím sa posilní úloha hardvéru a kódu v jednom kroku.
Okrem oznámenia tento prístup integruje overenie komunity a výrobu 300 mm na urýchlenie cyklu návrhu. Pre európsky a španielsky ekosystém, zvyknutý kombinovať kvantové laboratóriá s infraštruktúrami HPC, je posolstvo jasné: viac prepojeného hardvéru, presnejšie nástroje a priemyselný plán, ktorý sa snaží získať dynamiku.
IBM Quantum Nighthawk: architektúra a plán
Prvým protagonistom je IBM Quantum Nighthawk, čip s 120 qubitov a 218 laditeľných spojok usporiadané do štvorcovej mriežky, kde každý qubit je prepojený so štyrmi susedmi. Táto konektivita, lepšia ako v predchádzajúcich generáciách, umožňuje vytvárať obvody s približne o 30 % vyššou zložitosťou a zároveň zachovávať nízku mieru chybovosti.
Podľa plánu je návrh určený na škálovanie na dvoj-qubitové operácie, čo je kritický aspekt skutočného výkonu týchto systémov. Spoločnosť plánuje vyrobiť 5 000 dverí. Ako základnú kapacitu má dva qubity a v nasledujúcich rokoch sa zameriava na postupné rozširovanie.
- Hustejšia konektivita v porovnaní s Heronom, čo umožňuje menej SWAP brán a lepšiu efektívnu vernosť
- Prevádzkové ciele: 5 000 dverí (základný počet), 7 500 (následné revízie), 10 000 a až 15 000 s architektúrami väčšieho rozsahu
- Dodanie prvých lietadiel Nighthawk používateľom pred koncom obdobia plánovaného spoločnosťou
Cieľom Nighthawku je uviesť hardvér do režimu, ktorý je problematický pre klasickú simuláciu. V tejto oblasti, pravdepodobnosť preukázania kvantovej výhody Zvyšuje sa vždy, keď je chyba odstránená a hybridný kvantovo-klasický tok je optimalizovaný.
Otvorené overenie kvantovej výhody
Aby sa predišlo jednostranným tvrdeniam, IBM spolu s Algorithmiq, Flatiron Institute a BlueQubit propaguje... otvorený sledovač kvantových výhodTento nástroj dokumentuje pokrok v troch oblastiach: odhad pozorovateľných veličín, variačné metódy a úlohy s efektívnym klasickým overením, čo umožňuje komunite sledovať a skúmať výsledky.
Návrh uznáva, že latku stanovujú aj najlepšie dostupné klasické algoritmy. Preto sa výskumníci vyzývajú, aby prispievať novými experimentmi a simuláciami, mechanizmus, ktorý posilňuje validáciu a znižuje priestor pre unáhlené závery, a to aj v európskych výskumných skupinách.
Qiskit a HPC: softvér v službách hardvéru
Softvérová podpora prichádza s aktualizáciou Qiskitu, ktorá rozširuje využitie dynamických obvodov a ich integráciu s vysokovýkonnými výpočtami. S týmito zmenami spoločnosť IBM uvádza... 24% zvýšenie presnosti v mierkach vyšších ako 100 qubitov a nový model vykonávania s C-API, ktorý umožňuje Zmierňovanie chýb zrýchlené HPCzníženie nákladov na dosiahnutie spoľahlivých výsledkov viac ako 100-násobne.
Pre uľahčenie prijatia vo vedeckých infraštruktúrach Qiskit obsahuje Rozhranie C++ čo umožňuje programovanie priamo v zavedených HPC prostrediach. S ohľadom na budúce verzie spoločnosť plánuje zahrnúť knižnice pre strojové učenie a optimalizáciu so zameraním na diferenciálne rovnice a Hamiltonovská simuláciaoblasti relevantné pre výpočtovú fyziku a chémiu.
Quantum Loon a opravy chýb
Ak sa Nighthawk snaží priblížiť kvantovú výhodu, IBM Quantum Loon Je zameraný na odolnosť voči chybám. Procesor integruje potrebné prvky pre architektúru prax opravy chýbvrátane viacerých vrstiev smerovania s nízkymi stratami, ktoré umožňujú dlhšie pripojenia v rámci čipu (c-spojky) a mechanizmov resetovania qubitov medzi cyklami.
Súbežne spoločnosť IBM predviedla dekódovanie chýb v reálnom čase pomocou Kódy qLDPC za menej ako 480 nanosekúndRýchlosť desaťkrát vyššia ako pri predchádzajúcom poprednom prístupe, dosiahnutá skôr, ako bolo plánované. Toto je kritický bod: rýchle dekódovanie znižuje hromadenie šumu a umožňuje prevádzku v náročnejších prostrediach.
Výroba na 300 mm doštičkách: zrýchľujúci sa vývoj
Tretím pilierom oznámenia je priemysel. Hlavná výroba 300 mm doštičky Presťahovalo sa do moderného zariadenia v komplexe Albany NanoTech (New York). Prístup k najmodernejším litografickým nástrojom skracuje dodacie lehoty a umožňuje paralelné opakovanie viacerých návrhov.
- Zdvojnásobenie rýchlosti výskumu a vývoja skrátením času potrebného na výrobu nových procesorov na polovicu
- Desaťkrát väčšia zložitosť fyzika vo vyrobených čipoch
- Kapacita pre preskúmajte viacero dizajnov súčasne na výrobnej linke
Čo to znamená pre Španielsko a Európu?
Pre univerzity, superpočítačové centrá a európske spoločnosti je sútok hybridný pracovný postup Konsoliduje hybridný pracovný postup, kde je vysokovýkonný softvér rovnako dôležitý ako qubit. Otvorená validácia a znížené náklady na zmierňovanie chýb sú užitočnými nástrojmi pre projekty s konkurenčnými zdrojmi.
Vďaka explicitným plánom a mechanizmom verejného overovania sa diskusia presúva od sľubu k meraniu. Verejné dátumy, porovnateľné metriky a pilotné projekty z reálneho sveta Označia ďalšie kroky na posúdenie, či pokrok v oblasti prepojenia, opravy chýb a výroby vedie k výraznejšiemu vedeckému a obchodnému zaťaženiu.
Kombinácia Nighthawk, Loon, Qiskit s HPC a výrobou 300 mm vytvára obraz, v ktorom trvalé zlepšenie V kvantových procesoroch by sa to mohlo zrýchliť za predpokladu, že kontrola chýb a nezávislé overovanie budú držať krok s hardvérom a softvérom.
