Квантові обчислення нарешті входять у фазу активного розвитку. На ринку з’являється потужна комбінація великих технологічних компаній — Google, Microsoft, Amazon Web Services, NVIDIA, які створюють квантові процесори (QPU), моделюють їх або інтегрують із класичними суперкомп’ютерами, а також нових гравців на кшталт QuEra, IonQ, Quantum Computing, Quantinuum, D-Wave та Alice & Bob.
За минулий рік багато із цих компаній досягли значного прогресу в корекції помилок, кількості кубітів, часі декогеренції, масштабуванні систем та досягненні quantum advantage — моменту, коли квантовий комп’ютер здатний розв’язувати задачі, які класичний комп’ютер не здатен виконати або виконуватиме роками, що робить підхід непрактичним.
Серед основних гравців стоїть IBM — 114-річна корпорація, яка десятиліттями працює над квантовими обчисленнями і за останній рік стала автором гучних заяв.
У червні IBM презентувала дорожню карту до Quantum Starling — великомасштабної, відмовостійкої квантової системи, яку компанія планує створити до 2028 року та запустити у 2029-му через квантовий дата-центр у Поукіпсі, Нью-Йорк.
Відтоді IBM зробила й інші кроки у квантовій сфері, зокрема налагодила співпрацю з AMD, щоб показати, що її алгоритм корекції квантових помилок може працювати на чипах AMD.
Компанія також працювала зі стартапом Pasqal, щоб сформувати критерії визначення квантової переваги та підтвердити, чи було її досягнуто. Компанії, які заявляють про досягнення, мають це гіпотезувати і доводити, а сторонні експерти — перевіряти або спростовувати.
Цього тижня на другій щорічній Quantum Developer Conference 2025 в Атланті IBM зробила ще один крок у межах своєї дорожньої карти: презентувала квантовий процесор Nighthawk, який буде доступний користувачам до кінця року та разом із квантовим ПЗ стане центральним елементом на шляху до досягнення quantum advantage до кінця 2026 року.
IBM також анонсувала Quantum Loon — експериментальний процесор, який містить основні компоненти для відмовостійких квантових систем і вирішує давні технологічні виклики квантових обчислень.
У межах інших анонсів IBM презентувала нове квантове програмне забезпечення, яке забезпечує 24% підвищення точності схем на понад 100 кубітах і знижує вартість отримання точних результатів більш ніж у 100 разів.
Компанія також повідомила про 10-кратне пришвидшення декодування квантових помилок — на рік раніше запланованого.
IBM працює з Algorithmiq, Flatiron Institute і BlueQubit, щоб формувати відкриту систему фіксації експериментальних підтверджень заяв про quantum advantage. IBM вважає, що перші підтверджені випадки квантової переваги будуть зафіксовані у 2026 році.
Джей Гамбетта, дослідник IBM і директор IBM Research, зазначив, що є багато складових на шляху до створення по-справжньому корисних квантових обчислень. На його думку, IBM — це єдина компанія, яка здатна швидко масштабувати квантове програмне забезпечення, апаратне забезпечення, виробництво та корекцію помилок, щоб відкрити шлях до трансформаційних застосувань.
Покоління Nighthawks
Nighthawk, представлений на конференції в Атланті, містить 120 надпровідних кубітів, з’єднаних 218 настроюваними куплерами з чотирма найближчими сусідами у квадратній решітці. Це на понад 20% більше куплерів, аніж у попередника Quantum Heron. Збільшена зв’язність дасть можливість запускати схеми на 30% більшої складності, зберігаючи низький рівень помилок.
Це перше з чотирьох поколінь Nighthawk, які IBM випускатиме протягом наступних 4 років. Наступна версія, запланована на кінець 2026 року, забезпечить до 7500 вентилів, у 2027 році — до 10 000, а до 2028 року Nighthawk-системи матимуть до 15 000 двокубітних вентилів і понад 1000 з’єднаних кубітів, розширених за допомогою довготривалих куплерів, які IBM продемонструвала торік.
Процесор Loon — основний крок до масштабованої та відмовостійкої системи Starling. Він містить кілька високоякісних і маловтратних маршрутизувальних шарів для довгих внутрішньокристальних з’єднань, що дають можливість поєднувати віддалені кубіти на одному чипі, а також механізми для скидання кубітів між обчисленнями.
Співпраця IBM з AMD показала, як класичні комп’ютери можуть у реальному часі декодувати квантові помилки за допомогою qLDPC (quantum low-density parity check). Цю технологію IBM описала в Nature торік і розробила на рік раніше графіка.
IBM також презентувала алгоритм Relay-BP на основі qLDPC для корекції квантових помилок у режимі реального часу на класичному обладнанні, що є основним аспектом співпраці з AMD. Алгоритм дає можливість декодувати помилки менш ніж за 480 наносекунд.
Виробництво квантових чипів IBM будуть здійснювати на фабриці Albany NanoTech Complex (300 мм пластини). Це дало можливість IBM збільшити щільність і продуктивність кубітів, а також удвічі прискорити R&D, скоротивши час створення нових процесорів щонайменше вдвічі. Компанія також досягла 10-кратного зростання складності чипів.
Фокус на Qiskit
IBM удосконалює Qiskit — своє open source SDK для квантових систем. Компанія масштабуватиме динамічні можливості схем, що забезпечують 24% приросту точності, та впроваджуватиме нову модель виконання, яка зменшить вартість отримання точних результатів у понад 100 разів.
Компанія також додає C++ інтерфейс до Qiskit, щоб розробники могли нативно програмувати квантові системи у своїх HPC-середовищах. До 2027 року IBM планує додати обчислювальні бібліотеки для машинного навчання та оптимізації.
Читайте також на ProIT про наступний етап квантових технологій: головні драйвери ринку.
Підписуйтеся на ProIT у Telegram, щоб не пропустити жодної публікації!
