IBM обнови плана си за създаване на първия в света

IBM обнови проекта си за основаване на първия в света квантов компютър, резистентен на неточности, за решение на на практика задания. Системата е наречена Starling. Тя ще работи с 200 логичен кюбита. Пускането в употреба е планувано за 2029 година. Научната преграда пред основаването на тази система към този момент не съществува.

В момента няма подготвени хардуерни решения за създаване на системата Starling. IBM ще се насочи към нея поетапно. Системата ще бъде внедрена в новия квантов център за данни на IBM в Покипси, Ню Йорк.

Очаква се тя да прави 20 000 пъти повече интервенции от днешните квантови компютри. За да симулира квантови изчислителни положения, IBM Starling ще изисква памет, надвишаваща един квиндецилион байта (10 48), което надалеч надвишава опциите на най-мощните суперкомпютри в света.

„ IBM проправя пътя към идната граница в квантовите калкулации. Нашият експертен опит в региона на математиката, физиката и инженерството проправя пътя за широкомащабен квантов компютър, резистентен на неточности, който ще взема решение действителни проблеми и ще разкрива големи бизнес благоприятни условия. “

каза Арвинд Кришна, ръководител и основен изпълнителен шеф на IBM

Един широкомащабен квантов компютър, резистентен на неточности, със стотици или хиляди логичен кюбити би могъл да прави стотици милиони до милиарди интервенции, което би ускорило и оскъпило процесите в области като създаването на медикаменти, снабдяването с материали, химията и оптимизацията. Системата Starling ще може да прави 100 милиона квантови интервенции благодарение на 200 логичен кюбита. Това ще бъде основата за идната система Blue Jay, която ще може да прави 1 милиард квантови интервенции благодарение на 2000 логичен кюбита. Blue Jay ще се появи през 2033 година като еволюция на Starling. Ако тя стане действителност, наподобява, че ще би трябвало да се сбогуваме вечно с обичайното криптиране.

Трябва да се напомни, че с цел да се реши казусът с устойчивостта на неточности, за всеки логичен кюбит, участващ в изчисленията би трябвало да има 1 милион физически (хардуерни) кюбита.

В главните писания за квантовите калкулации се приказва за това. През последните няколко години тези условия бяха доста облекчени, само че IBM към момента не е подготвена да каже какъв брой физически кюбита ще вземат участие за всеки логичен кюбит. Независимо от това, системата включва извънредно комплицирана процесорна архитектура, тъй че квантовият компютър в последна сметка ще се побере в една изчислителна зала, вместо да заема площта на няколко.

От IBM обявиха, че са основали обещаваща архитектура, която ще може да прави квантови калкулации със усложнение на подобен голям брой физически кюбити. Архитектурата се основава на код, препоръчан от компанията. Без подозрение триумфът на внедряването на ефикасна архитектура, устойчива на неточности зависи от избора на код за поправяне на неточности и от метода, по който е проектирана и построена системата, с цел да може този код да се мащабира.

Излишно е да се загатва, че този код би трябвало да бъде привързан с архитектурата. Това ще принуди IBM да работи в границите на една много твърда рамка. Основните условия към архитектурата са:

резистентност на неточности, което ще ѝ разреши да потиска задоволително неточности, с цел да извършва сполучливо потребни алгоритми; опция за подготовка и премерване на логичен кюбити благодарение на изчисления; употреба на универсални указания към логичен кюбити; опция за декодиране на измерванията на логичен кюбити в действително време и модифициране на последващите инструкции; модулност за мащабиране до стотици или хиляди логичен кюбити за осъществяване на по-сложни алгоритми; задоволителна успеваемост за осъществяване на по-сложни логаритми.

В два нова механически документа IBM обрисува по какъв начин ще наподобява това.

Първо, тя показа кода qLDPC – квантови кодове с инспекция на четността с ниска компактност (подобно на класическия LDPC). Този код доста понижава броя на физическите кюбити, нужни за промяна на неточности и понижава нужните режийни разноски с към 90% спрямо други обещаващи кодове. Описани са и ресурсите, нужни за надеждно осъществяване на огромни квантови стратегии, като се потвърждава, че тази архитектура е по-ефективна от други.

Във втория документ компанията разказва по какъв начин дейно да декодира информацията от физическите кюбити и предлага метод за разкриване и поправяне на неточности в действително време благодарение на стандартни изчислителни запаси.

В реалност това ще наподобява по следния метод. В края на 2025 година IBM ще показа процесорния модул Loon. Модулът е предопределен за тестване на съставените елементи на кодовата архитектура qLDPC, в това число „ С-връзките “, които свързват кюбитите на огромни дистанции в границите на един чип. Нарастващата трудност на архитектурата и взаимовръзките в границите на един многослоен чип е илюстрирана от изображението нагоре, което съпоставя настоящия квантов процесор Heron и Loon на IBM.

През 2026 година компанията ще показа първия модулен процесор Kookaburra, предопределен за предпазване и обработка на кодирана информация. Той ще съчетава квантова памет с логичен интервенции и ще бъде главен конструктивен детайл за мащабиране на системи, устойчиви на неточности, отвън рамките на един чип.

През 2027 година IBM ще пусне на пазара процесорния модул Cockatoo. Той ще комбинира два модула Kookaburra благодарение на „ L-образни взаимовръзки “. Тази архитектура ще разреши квантовите чипове да бъдат свързани между тях като възли в по-голяма система, без да се постанова да се построяват непрактично огромни чипове. Системата Squirtle ще бъде построена посредством съчетание на модулите Kakadu в една платформа. Платформата включва криогенно изстудяване на базовите съставни елементи до към 4 келвина (-273,15°C). За да се интегрира с стандартните компютри, свързващата електроника също ще би трябвало да бъде охладена до такива температури. Системата обаче няма да бъде ситуирана цялата в ледник, а единствено изчислителните възли.

IBM направи предложение, което може да преобърне света на компютрите с главата надолу. Доколко ще успее да я осъществя, към момента е открит въпрос.