Компания IBM представила инновационную модульную сверхнизкотемпературную систему, которая предназначена для объединения сотен квантовых чипов. По словам представителей компании, эти «квантовые холодильники» позволят создать первый в мире отказоустойчивый квантовый компьютер к 2029 году. Такие стабильные системы используют методы квантовой коррекции ошибок для исправления помех в реальном времени и выполнения квантовых операций без прерываний.
Достижение отказоустойчивости открыло бы новые горизонты для исследований в химии, материаловедении и теоретической физике, позволяя выполнять квантовые вычисления, намного превосходящие возможности современных суперкомпьютеров, без риска того, что избыточные ошибки сделают расчеты бесполезными. До сих пор одним из главных препятствий на пути от современных систем, подверженных ошибкам, к отказоустойчивым сверхпроводящим квантовым компьютерам, способным безупречно выполнять сто миллионов операций, была именно инфраструктура.
Новая криогенная система состоит из отдельных модулей размером примерно с бытовой холодильник — 2,4 метра в высоту и ширину, с внутренним объемом около 0,25 кубических метров. Однако эти устройства способны достигать температур до 10 милликельвинов — близких к абсолютному нулю, самой низкой теоретически возможной температуре. Это более чем в 180 раз холоднее, чем в глубоком космосе.
Столь экстремально низкие температуры необходимы для правильной работы сверхпроводящих квантовых процессоров IBM. Кубиты по своей природе «шумные» — они гораздо более подвержены ошибкам, чем обычные вычислительные компоненты. Чтобы использовать квантово-механические свойства сверхпроводящих металлов без сбоев вычислений, ученые должны минимизировать помехи от тепла и других стимулов, например, электромагнитных волн. Модульная конструкция позволяет инженерам расширять возможности системы поэтапно.
Ключевое свойство разработки — возможность объединять модули в сеть для использования совокупной мощности отдельных квантовых процессоров. Это достигается с помощью так называемых L-коплеров — сверхпроводящих кабелей длиной около метра. «Обычно, когда мы выполняем квантовые операции между кубитами, мы делаем это на чипе, — объяснил Оливер Дайал, вице-президент по квантовым операциям IBM. — L-коплеры позволяют нам выполнять то же самое, но через алюминиевый сверхпроводящий кабель длиной до метра. Это формирует основу наших модульных конструкций».
IBM намерена развернуть новую модульную криогенную архитектуру в 2027 году, а к 2029 году представить квантовый компьютер «Starling», который будет использовать 10 000 физических кубитов, организованных в 200 логических кубитов, и выполнять 100 миллионов операций за один сеанс. Впрочем, другие компании также стремятся к этой вехе, и станет ли IBM действительно первой — покажет время.
Ранее ИИ научили превращать текст в код для квантовых компьютеров.