НаверхГонка за кубитами провалена: IBM признала, что ее новые квантовые процессоры — шаг назад
Компания представила сразу два чипа, но гордится тем, который оказался слабее. Разбираемся, что пошло не так
Основные идеи
Мнение автора
Наблюдаем важный сдвиг в квантовой гонке. IBM верно смещает фокус с количества кубитов на их качество и на коррекцию ошибок. Это признак зрелости технологии. Для тех, кто следит за отраслью, теперь ключевой показатель — не число кубитов, а прогресс в QEC. Именно он определяет, как скоро мы получим рабочие машины.
IBM представила два новых квантовых процессора, которые, по словам компании, станут важным шагом к достижению квантового превосходства. В планах — создать полностью отказоустойчивый компьютер к 2029 году. Но что-то в этой истории не сходится.
Первый процессор называется IBM Quantum Nighthawk. Это 120-кубитный чип, который может обрабатывать квантовые вычисления на 30% сложнее, чем все, на что была способна предыдущая модель.
Второй процессор — IBM Loon, в нем всего 112 кубитов. И именно он, по словам ученых, содержит все элементы, которые необходимы для полной отказоустойчивости. Похоже, в мире квантовых вычислений размер действительно не имеет значения.
Новый процессор IBM Loon содержит все компоненты, которые нужны для демонстрации отказоустойчивых квантовых вычислений. Источник: IBM
Новые квантовые процессоры
Nighthawk позволяет каждому из 120 кубитов соединяться с четырьмя ближайшими соседями в квадратной решетчатой структуре. Это стало возможным благодаря 218 улучшенным настраиваемым соединителям, которые управляют связями между отдельными кубитами. Такое решение на 20% эффективнее, чем в предыдущем процессоре Heron. Эта архитектура позволит ученым исследовать задачи, которые требуют 5000 двухкубитных вентилей.
Представители IBM надеются, что будущие версии Nighthawk смогут обеспечить до 7500 и 10000 вентилей к концу 2026 и 2027 годов соответственно. А в 2028 году ученые планируют создать системы на базе Nighthawk, которые будут иметь до 1000 кубитов.
Чип IBM Nighthawk на 120 кубитов, который, как надеются ученые, однажды будет использоваться в системе с более чем 1000 кубитов. Источник: IBM
Процессор Loon, в свою очередь, хоть и является чипом меньшего размера, демонстрирует все аппаратные элементы отказоустойчивых квантовых вычислений. Эти технологии разработаны для решения проблемы чрезвычайно высокого уровня сбоев в кубитах. Эта область известна как квантовая коррекция ошибок (QEC). Именно QEC является основной причиной, почему квантовые процессоры становятся сложнее, а не просто больше по количеству кубитов.
Например, в декабре 2023 года ученые IBM создали массивный 1000-кубитный чип под названием Condor. Однако его гораздо меньший 127-кубитный «собрат» Eagle был признан более интересным с исследовательской точки зрения, поскольку уровень ошибок у него был в пять раз ниже. То же самое можно сказать и о Nighthawk в сравнении с Loon.
Технический директор IBM Quantum объяснил, что ученым были нужны новые функции в процессорах, чтобы реализовать коды коррекции ошибок и соединители, которые они намерены использовать в долгосрочной перспективе. Сюда входят шестисторонние соединения, которые позволяют кубиту соединяться с шестью своими соседями.
«С Loon мы впервые тестируем все эти функции вместе на 112-кубитном устройстве, — сказал он. — Однако, чтобы оно функционировало как отказоустойчивая память, каждая из 112 с лишним копий этих функций на чипе должна работать очень хорошо. Хотя мы и надеемся на такой результат, реально производительность на таком сложном устройстве поначалу может быть низкой. Это позволит нам выявить проблемы и извлечь уроки перед выпуском Kookaburra в следующем году».
Достижение квантового превосходства и не только
В дополнение к запуску двух новых процессоров, IBM создала трекер квантового преимущества. Квантовое преимущество — это когда квантовый компьютер может продемонстрировать решение проблем, которые недоступны для классического суперкомпьютера.
Демонстрация квантового преимущества затруднена, потому что классические компьютеры не могут легко проверить или воспроизвести проблемы, которые решают квантовые системы. Первые три задачи, запущенные в рамках трекера, — это «наблюдаемые оценки», «вариационные задачи» и «классически проверяемые задачи».
Исследователь IBM держит 300-миллиметровую пластину IBM Quantum Nighthawk. Источник: IBM
Компания также представила обновленную информацию о производстве квантовых процессоров на 300-миллиметровой (12 дюймов) пластине. Чтобы создать такие пластины, длинные цилиндры кремния нарезают на тонкие диски, а инженеры используют программное обеспечение для проектирования электрических схем. Затем автоматизированные машины вытравливают эти схемы на поверхности кремния.
Ученые IBM надеются представить свой первый отказоустойчивый квантовый вычислительный чип под названием Starling к 2029 году, а к 2033 году планируется выпустить монструозный 2000-кубитный чип Blue Jay, согласно дорожной карте компании.
Искусственный интеллект – искусственный пузырь? Экономист бьёт тревогу: крах неизбежен
