IBM создаст первый в мире модульный квантовый суперкомпьютер

Введение

Компания IBM официально объявила о своих планах создания передового квантового компьютера с 200 логическими кубитами и встроенной коррекцией ошибок, главной особенностью которого является модульная архитектура. Новейшая квантовая платформа получит название Starling, а ее выход запланирован на 2029 год.

Подробнее о IBM Starling

В данный момент компания IBM не раскрывает аппаратную составляющую передового квантового суперкомпьютера — предполагается, что эта информация будет обнародована в ближайшие несколько лет. Кластер будет развернут в новейшем квантовом дата-центре IBM, который расположен в штате Нью-Йорк. Предполагается, что Starling будет в 20 000 раз более производительнее, чем самые эффективные квантовые суперкомпьютеры современности. Система сможет обрабатывать колоссальные объемы данных в квандециллион байт со скоростью 100 миллионов квантовых операций в секунду. IBM также сообщила, что Starling будет использоваться в таких критически важных областях, как разработка передовых лекарственных средств, поиск новых химических соединений и материалов. К 2033 году IBM также планирует создать новый HPC-кластер Blue Jay использованием 2000 логических кубитов и эффективностью до 1 миллиардов квантовых операций в секунду.

Поскольку IBM является инноватором в области квантовых HPC, инженерам компании, по всей видимости, удалось добиться смягчения требований к количеству аппаратных кубит в своей платформе, достигнув как отказоустойчивости, так и производительности. Однако, официально IBM не сообщала о таких достижениях и в данный момент неизвестно, сколько аппаратных кубит будет приходиться на один логический кубит. В любом случае, реализация столь мощного квантового компьютера предполагает использование инновационных QPU. Это подтверждается тем, что ранее компания сообщала о создании перспективной архитектуры, которая будет способна проводить квантовые расчеты с запутыванием столь огромного числа аппаратных кубитов. В основе этой передовой архитектуры лежит уникальный программный код qLDPC коррекции ошибок, который уменьшает накладные расходы на 90% и с нуля разработанный IBM. Предполагается, что архитектура также будет способна подготавливать и изменять логические кубиты с помощью вычислений, будет поддерживать особые инструкции и декодировку логических кубит в реальном времени.

Скорее всего, эти технологии будут реализованы в процессорном модуле Loon, который предназначен для тестирования компонентов архитектуры кода qLDPC, включая “C-соединители”, которые объединяют кубиты на больших расстояниях внутри одного чипа. Выход системы запланирован на конец 2025 года. В 2026 году IBM также представит первый модульный процессор Kookaburra, предназначенный для хранения и обработки закодированной информации квантовых компьютеров. Он объединит квантовую память с логическими операциями и станет основой для масштабирования отказоустойчивых квантовых систем в пределах одного чипа. В 2027 году IBM выпустит процессорный модуль Cockatoo. Он объединит два модуля Kookaburra с помощью “L-образных соединений”. Эта архитектура позволит масштабировать квантовые чипы, как узлы в более комплексных системе, без необходимости создавать непрактично большие чипы. HPC-кластер Starling объединит в себе все эти системы в единую вычислительную платформу. Для корректной работы Starling будет использовать криогенное охлаждения, поскольку кубиты сохраняют свои функции только при сверхнизких температурах (-269,15 °C).

Выводы

Компания IBM поставила перед собой очень амбициозные планы, которые в данный момент выглядят даже слишком оптимистично. Однако стоит учитывать, что IBM — это огромная корпорация, которая уже больше 100 лет (IBM была основана в 1911 году) выпускает самые технологичные решения для своего времени, а индустрия квантовых вычислений и HPC остается для нее одной из самых приоритетных. Тем не менее, сможет ли компания реализовать свою задумку в жизнь к намеченной дате — покажет только время.