A IBM integrou e resfriou com sucesso dois módulos criogênicos em um único ambiente compartilhado, uma etapa que a empresa considera crucial para a escalabilidade de sistemas quânticos que poderão, eventualmente, interligar centenas de chips quânticos. Essa conquista reforça o cronograma da IBM para o lançamento do IBM Quantum Starling em 2029, um sistema que a empresa espera ser o primeiro computador quântico tolerante a falhas, incorporando avanços em correção de erros, design de processadores, decodificação e engenharia de sistemas em geral.
Interior do sistema criogênico escalável e modular da IBM para suportar computação quântica tolerante a falhas. (Crédito: IBM)
O conjunto de dois módulos mede mais de 8 metros de altura e 8 metros de largura. Durante os testes iniciais, os módulos resfriaram juntos até 4 Kelvin, a temperatura do hélio líquido, em menos de cinco dias, e logo depois atingiram temperaturas abaixo de 15 milikelvin, mais de 180 vezes mais frias que o espaço sideral. O invólucro a vácuo de cada módulo oferece até 12 vezes mais espaço para cabeamento do que os sistemas quânticos da IBM mais utilizados, uma mudança de projeto destinada a suportar uma maior densidade de conexões entre chips, tanto dentro de módulos individuais quanto entre módulos interligados.
Os módulos utilizam um design em formato de caixa que permite a conexão de múltiplas unidades em uma fileira compacta. Esse layout, combinado com o espaço interno adicional para a fiação, possibilita a interligação direta de processadores quânticos por meio da tecnologia de acopladores L da IBM. Os acopladores L conectam chips quânticos separados, permitindo que eles troquem informações e funcionem em conjunto como componentes de um computador quântico maior.
Conectando 1,000 qubits
O plano da IBM prevê que acopladores L conectem múltiplos processadores em um sistema combinado de pelo menos 1,000 qubits programáveis até 2027. Qubits programáveis são aqueles que podem ser aplicados diretamente a cálculos. Como parte desse esforço, a IBM planeja instalar seus processadores Quantum Nighthawk nos módulos criogênicos ainda este ano para continuar os testes de desempenho. Quando o Starling for implementado, a IBM pretende que cada módulo criogênico abrigue milhares de qubits.
A IBM apresentou seus planos para o Starling no ano passado, introduzindo um código de correção de erros projetado para reduzir significativamente a sobrecarga de recursos físicos necessária para a tolerância a falhas. Desde esse anúncio, a empresa tem relatado progresso contínuo, incluindo demonstrações de componentes de hardware essenciais e avanços na decodificação de correção de erros mais eficiente.
Interior do sistema criogênico escalável e modular da IBM para suportar computação quântica tolerante a falhas. (Crédito: IBM)
Acelerar o ciclo de desenvolvimento
“Levar computadores quânticos tolerantes a falhas para as indústrias depende de vários avanços fundamentais”, disse Jay Gambetta, Diretor de Pesquisa da IBM e IBM Fellow. “A conexão e operação bem-sucedidas desses módulos criogênicos representam um grande avanço nessa direção e acelerarão nosso progresso, juntamente com a inovação contínua em hardware, software e algoritmos quânticos.”
A IBM espera que a arquitetura criogênica modular acelere seu ciclo de desenvolvimento. Três componentes principais do ambiente System Two agora estão integrados ao novo design do módulo, o que permite que cada componente seja testado, refinado e iterado de forma independente, em vez de como parte de uma única unidade integrada. A IBM considera a integração completa do módulo como uma prova de que continua a executar seu roteiro quântico publicado, superando mais um obstáculo técnico no caminho para a computação quântica tolerante a falhas.
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