IBM pomyślnie zintegrował i schłodził dwa moduły kriogeniczne w jednym, współdzielonym środowisku. Krok ten firma uważa za kluczowy dla skalowania systemów kwantowych, które docelowo będą mogły łączyć setki układów kwantowych. Osiągnięcie to wpisuje się w deklarowany przez IBM harmonogram dostarczenia IBM Quantum Starling do 2029 roku. System ten, według firmy, ma być pierwszym odpornym na błędy komputerem kwantowym, wykorzystującym postęp w zakresie korekcji błędów, projektowania procesorów, dekodowania i ogólnej inżynierii systemów.
Wnętrze skalowalnego i modułowego systemu kriogenicznego IBM, który obsługuje odporne na błędy obliczenia kwantowe. (Źródło: IBM)
Połączona, dwumodułowa konstrukcja ma ponad 8 metra wysokości i 8 metra szerokości. Podczas wstępnych testów moduły schłodziły się razem do temperatury 4 kelwinów, czyli temperatury ciekłego helu, w niecałe pięć dni, a wkrótce potem osiągnęły temperaturę poniżej 15 milikelwinów, czyli ponad 180 razy niższą niż w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Obudowa próżniowa każdego modułu zapewnia do 12 razy więcej miejsca na okablowanie niż najpopularniejsze systemy kwantowe IBM. Ta zmiana konstrukcyjna ma na celu zwiększenie gęstości połączeń między układami scalonymi, zarówno w obrębie poszczególnych modułów, jak i między modułami połączonymi.
Moduły wykorzystują konstrukcję w kształcie pudełka, która pozwala na łączenie wielu jednostek w ciasnym rzędzie. Ten układ, w połączeniu z dodatkową przestrzenią na okablowanie wewnętrzne, umożliwia bezpośrednie łączenie procesorów kwantowych za pomocą technologii sprzęgaczy L firmy IBM. Sprzęgacze L łączą oddzielne układy kwantowe, umożliwiając im wymianę informacji i wspólne funkcjonowanie jako elementy większego komputera kwantowego.
Łączenie 1,000 kubitów
Plan IBM zakłada, że do 2027 roku sprzęgacze L połączą wiele procesorów w system składający się z co najmniej 1,000 programowalnych kubitów. Programowalne kubity to takie, które można bezpośrednio wykorzystać w obliczeniach. W ramach tych działań IBM planuje zainstalować procesory Quantum Nighthawk w modułach kriogenicznych jeszcze w tym roku, aby kontynuować testy wydajności. Po uruchomieniu Starling, IBM planuje, że każdy moduł kriogeniczny będzie zawierał tysiące kubitów.
IBM po raz pierwszy przedstawił swoje plany dotyczące systemu Starling w zeszłym roku, wprowadzając kod korekcji błędów, który ma znacząco zmniejszyć obciążenie zasobów fizycznych wymagane do zapewnienia odporności na błędy. Od tego ogłoszenia firma odnotowała ciągły postęp, w tym demonstracje kluczowych komponentów sprzętowych i postępy w zakresie wydajniejszego dekodowania z korekcją błędów.
Wnętrze skalowalnego i modułowego systemu kriogenicznego IBM, który obsługuje odporne na błędy obliczenia kwantowe. (Źródło: IBM)
Przyspieszanie cyklu rozwoju
„Wprowadzenie komputerów kwantowych odpornych na błędy do przemysłu zależy od kilku fundamentalnych postępów” – powiedział Jay Gambetta, dyrektor ds. badań IBM i członek IBM Fellow. „Udane połączenie i uruchomienie tych modułów kriogenicznych oznacza krok naprzód w tym kierunku i przyspieszy nasze postępy, a także pozwoli na ciągłe innowacje w sprzęcie, oprogramowaniu i algorytmach kwantowych”.
IBM oczekuje, że modułowa architektura kriogeniczna przyspieszy cykl rozwoju. Trzy główne komponenty środowiska Systemu Two zostały wbudowane w nową konstrukcję modułową, co pozwala na testowanie, udoskonalanie i iterację każdego komponentu niezależnie, a nie jako części pojedynczej, zintegrowanej jednostki. IBM postrzega zakończoną integrację modułów jako dowód na to, że firma nadal realizuje swoją opublikowaną mapę drogową w dziedzinie obliczeń kwantowych, pokonując kolejną przeszkodę techniczną na drodze do odpornych na błędy obliczeń kwantowych.
Amazon