Представив в 2021 году квантовые процессоры Eagle (127 кубитов) и Osprey (433 кубита) в 2022 году, компания IBM объявила о появлении новых чипов Condor и Heron с 1121 и 133 кубитами соответственно. Эти новые процессоры продемонстрировали, что количество кубитов не обязательно отражает общую производительность.

Американская технологическая компания IBM, специализирующаяся на производстве компьютерных систем, считает, что в недалеком будущем квантовые вычисления будут играть центральную роль в разработке высокопроизводительных компьютерных систем. Это, очевидно, потребует использования квантовых компьютеров, способных выполнять чрезвычайно сложные и разнообразные вычислительные задачи, стремясь значительно превзойти возможности обычных компьютеров.

В минувший понедельник на саммите IBM Quantum Summit компания объявила о значительных достижениях, которые приближают ее к этой цели. В соответствии со своей дорожной картой IBM представила два новых процессора: Heron и Condor.

Condor, процессор с 1121 кубитом

Процессор Condor, очевидно, выделяется своим «почти рекордным» количеством кубитов: 1121. В нем реализована технология кросс-резонансных вентилей. Это метод получения взаимодействий между кубитами в квантовой цепи. Это очень важно для выполнения сложных квантовых операций. В новом процессоре IBM удалось увеличить плотность кубитов на 50 %, что является еще одним значительным техническим достижением.

В своем заявлении компания также подчеркивает масштаб инфраструктуры, необходимой для управления Condor. Требуется более 1,6 километра криогенных кабелей высокой плотности. Это необходимо для поддержания крайне низких температур для нормальной работы кубитов.

Несмотря на большое количество кубитов, IBM отмечает, что производительность Condor сопоставима с производительностью Osprey, который имеет 433 кубита. Тем не менее эта разработка названа «важной вехой» в инновациях, поскольку она повлияет на будущий дизайн аппаратного обеспечения. Другими словами, достижения Condor могут привести к появлению новых поколений квантовых процессоров, которые должны быть гораздо мощнее.

Heron, вопрос точности…

IBM также объявила о появлении Heron, еще одного чипа с названием птицы, на этот раз с «всего лишь» 133 кубитами. Несмотря на это, данный процессор обладает важной особенностью, а именно высоким коэффициентом самокоррекции ошибок. Например, по сравнению с Eagle (127 кубитов), он в 3-5 раз эффективнее в этом отношении.

Преимущество Heron также в том, что он модульный, то есть можно объединить несколько чипов для увеличения общей мощности квантовой обработки. IBM также представила Quantum System Two, систему, состоящую из трех чипов Heron. Она уже работает в лаборатории в Нью-Йорке и предназначена для параллельного выполнения схем — важной функции для квантовых супервычислений.

На пути к повышению устойчивости к ошибкам

В течение нескольких лет IBM придерживалась стратегии развития, направленной на ежегодное увеличение количества кубитов в своих процессорах. Но в своем заявлении компания, похоже, хочет сосредоточиться на других критериях производительности, в частности на устойчивости к ошибкам.

Следует помнить, что кубиты чрезвычайно чувствительны к внешним помехам, что приводит к ошибкам в вычислениях. Именно поэтому разработка методов коррекции ошибок имеет решающее значение для того, чтобы сделать квантовые компьютеры практичными и надежными. Чтобы преодолеть эту проблему, физики IBM разработали подход, при котором несколько физических кубитов объединяются в один «логический кубит». Такая стратегия позволит повысить точность и надежность вычислений.

Компания IBM объявила о своем намерении получить «полезное количество» логических кубитов к концу десятилетия. Эта инициатива является частью дорожной карты по дальнейшему развитию технологии коррекции ошибок, которая необходима для более продвинутых квантовых вычислений.