Podczas dorocznej konferencji Quantum Developer IBM zaprezentował najnowsze osiągnięcia przybliżające firmę do realizacji dwóch strategicznych celów: przewagi kwantowej do końca 2026 roku oraz stworzenia do 2029 roku odpornego na błędy, skalowalnego komputera kwantowego.
Istnieje wiele filarów niezbędnych do wprowadzenia naprawdę użytecznego przetwarzania kwantowego na świecie. Wierzymy, że to właśnie IBM jest jedyną firmą zdolną do szybkiego opracowywania i skalowania oprogramowania, sprzętu, technologii wytwarzania oraz korekcji błędów kwantowych, aby odblokować przełomowe zastosowania tej technologii. Dzisiaj ogłaszamy wiele z tych kamieni milowych – powiedział Jay Gambetta, Director of IBM Research i IBM Fellow.
IBM Quantum Nighthawk – procesor zaprojektowany z myślą o przewadze kwantowej
IBM zaprezentował IBM Quantum Nighthawk, najnowocześniejszy procesor kwantowy firmy, stworzony w architekturze umożliwiającej współpracę z wysokowydajnym oprogramowaniem kwantowym, co ma pozwolić na osiągnięcie przewagi kwantowej już w przyszłym roku – momentu, w którym komputer kwantowy przewyższy wszystkie metody klasyczne.
IBM Nighthawk, którego dostawy mają rozpocząć się jeszcze w 2025 roku, oferuje m.in.:
- 120 kubitów połączonych 218 nowej generacji dostrajanymi sprzęgaczami do ich czterech najbliższych sąsiadów, co oznacza ponad 20-procentowy wzrost liczby sprzęgaczy względem procesora IBM Quantum Heron;
- wyższą łączność kubitów umożliwiającą wykonywanie obwodów o 30% większej złożoności przy zachowaniu niskich błędów;
- możliwość obsługi obliczeń wymagających nawet 5 000 bramek dwukubitowych, kluczowych dla złożonych operacji kwantowych.
Kolejne generacje Nighthawka, zaplanowane na lata 2026-2028, mają osiągnąć odpowiednio 7 500, 10 000, a następnie nawet 15 000 bramek dwukubitowych, dzięki wykorzystaniu 1 000 lub więcej połączonych kubitów oraz długozasięgowych sprzęgaczy demonstracyjnych.
IBM spodziewa się, że pierwsze zweryfikowane przykłady przewagi kwantowej zostaną potwierdzone do końca 2026 r. Wraz z partnerami – Algorithmiq, Flatiron Institute i BlueQubit – firma angażuje się w tworzenie otwartego, społecznościowego rejestru postępów w osiąganiu przewagi kwantowej, który umożliwia systematyczne monitorowanie i weryfikowanie nowych dowodów na przewagę kwantową.
Nowe możliwości Qiskit – większa kontrola i tańsza korekcja błędów
Qiskit, stworzony przez IBM, pozostaje wiodącym stosami programistycznym dla komputerów kwantowych. Aktualnie oferuje on programistom większą kontrolę poprzez rozwinięcie funkcji dynamic circuits, które zapewniają 24-procentowy wzrost dokładności w obliczeniach na ponad 100 kubitach.
IBM wprowadza także nowy model wykonawczy oraz C-API, co umożliwia stosowanie korekcji błędów wspieranej przez superkomputery HPC. Pozwala to obniżyć koszt uzyskiwania precyzyjnych wyników ponad stukrotnie.
W odpowiedzi na rosnące zainteresowanie przetwarzaniem kwantowym w środowiskach HPC, IBM udostępnia interfejs C++ do Qiskit, umożliwiając natywne programowanie kwantowe w istniejących środowiskach wysokowydajnych.
Do 2027 r. Qiskit zostanie rozszerzony o biblioteki obliczeniowe dla takich obszarów, jak machine learning czy optymalizacja, co ma pomóc w rozwiązywaniu złożonych problemów fizycznych i chemicznych, m.in. równań różniczkowych i symulacji Hamiltonianów.
IBM Quantum Loon – przełom na drodze do komputerów odpornych na błędy
Równolegle IBM realizuje plan budowy pierwszego na świecie dużego, odpornego na błędy komputera kwantowego do 2029 r. Najnowszy procesor eksperymentalny IBM Quantum Loon po raz pierwszy demonstruje komplet kluczowych elementów niezbędnych do praktycznej korekcji błędów w skalowalnych systemach kwantowych.
Loon testuje nową architekturę procesora, obejmującą m.in. wielowarstwowe, niskostratne warstwy routingu umożliwiające tworzenie długozasięgowych połączeń na chipie oraz technologie resetowania kubitów między obliczeniami.
IBM informuje także o przełomie w dekodowaniu błędów. Firma zademonstrowała możliwość precyzyjnego dekodowania błędów w czasie poniżej 480 nanosekund, wykorzystując kody qLDPC. Ten cel został osiągnięty rok wcześniej niż zakładano.
Przyspieszona produkcja dzięki przejściu na 300-mm wafle
IBM ogłosił także, że podstawowa produkcja wafli procesorów kwantowych odbywa się teraz w nowoczesnej fabryce półprzewodników 300 mm w Albany NanoTech Complex w stanie Nowy Jork.
Zastosowanie tej infrastruktury pozwoliło IBM podwoić tempo badań i rozwoju poprzez skrócenie czasu potrzebnego na budowę nowych procesorów o co najmniej połowę, zwiększyć fizyczną złożoność chipów kwantowych dziesięciokrotnie, oraz prowadzić równolegle prace nad wieloma projektami i konstrukcjami.
