IBM ogłasza ogromne postępy w obliczeniach kwantowych

Firma IBM ogłosiła dzisiaj swój nowy 127-bitowy (kubitowy) procesor „Eagle” na targach Szczyt IBM Quantum 2021, coroczne wydarzenie prezentujące kamienie milowe w sprzęcie kwantowym, oprogramowaniu i rozwoju ekosystemu kwantowego. Procesor „Eagle” to przełom w wykorzystywaniu ogromnego potencjału obliczeniowego urządzeń opartych na fizyce kwantowej. Zapowiada punkt w rozwoju sprzętu, w którym obwodów kwantowych nie można wiarygodnie symulować dokładnie na klasycznym komputerze. IBM przedstawił również plany dotyczące IBM Quantum System Two, następnej generacji systemów kwantowych.

Obliczenia kwantowe wykorzystują fundamentalną kwantową naturę materii na poziomach subatomowych, oferując możliwość znacznie zwiększonej mocy obliczeniowej. Podstawową jednostką obliczeniową obliczeń kwantowych jest obwód kwantowy, układ kubitów w bramki kwantowe i pomiary. Im więcej kubitów posiada procesor kwantowy, tym bardziej złożone i wartościowe są jego obwody kwantowe.

IBM niedawno zadebiutował ze szczegółowymi mapami drogowymi dla obliczeń kwantowych, w tym ścieżką dla skalowanie sprzętu kwantowego aby umożliwić złożonym obwodom kwantowym osiągnięcie Przewagi Kwantowej, punktu, w którym systemy kwantowe mogą znacząco przewyższyć swoje klasyczne kontrapunkty. Orzeł to najnowszy krok na tej ścieżce skalowania.

IBM mierzy postęp w sprzęcie do obliczeń kwantowych za pomocą trzech atrybutów wydajności: skali, jakości i szybkości. Skala jest mierzona liczbą kubitów w procesorze kwantowym i określa, jak duży obwód kwantowy można uruchomić. Jakość jest mierzona przez Quantum Volume i opisuje, jak dokładnie obwody kwantowe działają na prawdziwym urządzeniu kwantowym. Prędkość jest mierzona przez KLOPY (Operacje na warstwie obwodów Na sekundę), metryka IBM wprowadzona w Listopad 2021i ujmuje wykonalność wykonywania rzeczywistych obliczeń złożonych z dużej liczby obwodów kwantowych.

127-qubitowy procesor Eagle

„Eagle” to pierwszy procesor kwantowy IBM opracowany i wdrożony tak, aby zawierał ponad 100 działających i połączonych kubitów. Jest to następca 65-kubitowego procesora IBM „Hummingbird” zaprezentowanego w 2020 roku i 27-kubitowego procesora „Falcon” zaprezentowanego w 2019 roku. zmniejszyć błędy i architekturę, aby zmniejszyć liczbę niezbędnych komponentów. Nowe techniki zastosowane w Eagle umieszczają okablowanie sterujące na wielu poziomach fizycznych procesora, jednocześnie utrzymując kubity na jednej warstwie, co umożliwia znaczny wzrost kubitów.

Zwiększona liczba kubitów pozwoli użytkownikom badać problemy na nowym poziomie złożoności podczas przeprowadzania eksperymentów i uruchamiania aplikacji, takich jak optymalizacja uczenia maszynowego lub modelowanie nowych cząsteczek i materiałów do wykorzystania w obszarach od przemysłu energetycznego po proces odkrywania leków. „Eagle” to pierwszy procesor kwantowy IBM, którego skala uniemożliwia wiarygodną symulację klasycznego komputera. W rzeczywistości liczba klasycznych bitów potrzebnych do reprezentowania stanu w 127-kubitowym procesorze przekracza całkowitą liczbę atomów u ponad 7.5 miliarda żyjących obecnie ludzi.

„Pojawienie się procesora „Eagle” jest ważnym krokiem w kierunku dnia, w którym komputery kwantowe będą w stanie przewyższyć klasyczne komputery pod względem użytecznych zastosowań” — powiedział dr Darío Gil, starszy wiceprezes IBM i dyrektor ds. badań. „Przetwarzanie kwantowe ma moc przekształcania niemal każdego sektora i pomaga nam w rozwiązywaniu największych problemów naszych czasów. Właśnie dlatego IBM nadal szybko wprowadza innowacje w zakresie projektowania sprzętu i oprogramowania kwantowego, tworząc sposoby na to, aby obciążenia kwantowe i klasyczne wzmacniały się nawzajem i tworzyły globalny ekosystem, który jest niezbędny dla rozwoju branży kwantowej”.

Pierwszy procesor „Eagle” jest dostępny jako urządzenie do eksploracji w chmurze IBM Cloud dla wybranych członków Sieć IBM Quantum.

Aby uzyskać bardziej techniczny opis procesora „Eagle”, przeczytaj ten blog.

IBM Quantum System drugi

W 2019 roku IBM zaprezentował IBM Quantum System One, pierwszy na świecie zintegrowany system obliczeń kwantowych. Od tego czasu IBM wdrożył te systemy jako podstawę swoich usług IBM Quantum w chmurze w: Stany Zjednoczone, jak również w Niemcy dla Fraunhofer-Gesellschaft, Niemcy wiodąca instytucja naukowo-badawcza, in Japonia dla University of Tokio, oraz nadchodzący system w USA w Cleveland Clinic. Ponadto ogłosiliśmy dziś nowe partnerstwo z Uniwersytet Yonsei in Seul, Korea Południowa, aby wdrożyć pierwszy system kwantowy IBM w kraju. Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj.

Ponieważ IBM kontynuuje skalowanie swoich procesorów, oczekuje się, że wyjdą one poza infrastrukturę IBM Quantum System One. Dlatego cieszymy się, że możemy przedstawić koncepcję przyszłości systemów obliczeń kwantowych: IBM Quantum System Two. IBM Quantum System Two został zaprojektowany do współpracy z przyszłymi procesorami IBM 433 kubitowymi i 1,121 kubitowymi.

„IBM Quantum System Two oferuje wgląd w przyszłe centrum danych obliczeń kwantowych, w którym modułowość i elastyczność infrastruktury systemowej będą kluczowe dla dalszego skalowania” — powiedział dr. Jaya Gambetty, IBM Fellow i wiceprezes ds. obliczeń kwantowych. „System Two czerpie z długiego dziedzictwa IBM zarówno w dziedzinie obliczeń kwantowych, jak i klasycznych, wprowadzając nowe innowacje na każdym poziomie stosu technologicznego”.

Centralnym elementem IBM Quantum System Two jest koncepcja modułowości. W miarę jak IBM postępuje zgodnie z planem sprzętowym i buduje procesory z większą liczbą kubitów, ważne jest, aby sprzęt sterujący miał elastyczność i zasoby niezbędne do skalowania. Zasoby te obejmują elektronikę sterującą, która umożliwia użytkownikom manipulowanie kubitami, oraz chłodzenie kriogeniczne, które utrzymuje kubity w temperaturze wystarczająco niskiej, aby zamanifestowały się ich właściwości kwantowe.

Projekt IBM Quantum System Two będzie zawierał nową generację skalowalnej elektroniki sterującej kubitowej wraz z komponentami kriogenicznymi i okablowaniem o większej gęstości. Co więcej, IBM Quantum System Two wprowadza nową platformę kriogeniczną, zaprojektowaną we współpracy z Bluefors, charakteryzującą się nowatorską, innowacyjną konstrukcją, aby zmaksymalizować przestrzeń dla sprzętu pomocniczego wymaganego przez większe procesory, zapewniając jednocześnie inżynierom łatwy dostęp do sprzętu i jego serwisowanie.

Ponadto nowy projekt daje możliwość zapewnienia większej współużytkowanej kriogenicznej przestrzeni roboczej – co ostatecznie prowadzi do potencjalnego łączenia wielu procesorów kwantowych. Oczekuje się, że prototyp IBM Quantum System Two będzie gotowy do działania w 2023 roku.

Przeczytaj całą historię tutaj…