Şirket, araştırmacıların kuantum hesaplamasını on yılın sonundan önce hem hatalı hem de kullanışlı hale getireceğini umduğu kuantum donanım ve yazılımlarda yeni yenilikler tanıttı.
IBM’nin önerdiği kuantum süper bilgisayarının bir render
Beş yıldan daha kısa bir sürede, hatasız bir kuantum süper bilgisayarına erişebileceğiz-bu yüzden IBM. Firma, 2029’da akademi ve sektördeki araştırmacılar için mevcut olacak Starling adlı bu makineyi inşa etmek için bir yol haritası sundu.
IBM’de Jay Gambetta, “Bunlar mühendislik haline gelen bilim hayalleri” diyor. O ve meslektaşlarının şimdi Starling’in işini yapmak için gereken tüm parçaları geliştirdiklerini ve bu da onları iddialı zaman çizelgelerinden emin hale getirdiğini söylüyor. Yeni cihaz New York’taki bir veri merkezine yerleştirilecek ve Gambetta, yeni kimyasal ve malzeme üreticileri için yararlı olabileceğini söylüyor. Bu tür bilgisayarlar, kuantum düzeyinde malzemeleri simüle etmek için özellikle uygun kabul edilir.
IBM zaten bir kuantum bilgisayar filosu yaptı, ancak gerçekten kullanışlı bir cihaza giden yol basit değil – ne de rekabetten yoksun. Hatalar, en iyi geleneksel süper bilgisayarların yapamayacağı sorunları çözmek için kuantum efektlerini kullanma girişimlerini bozmaya devam ediyor.
Bu nedenle, “hataya dayanıklı” olan kendi hatalarını düzelten kuantum bilgisayarlar oluşturmak anahtardır. Bu cihazları daha büyük ve dolayısıyla daha güçlü hale getiriyor. Her iki zorluğu da ele almak için en iyi yaklaşım konusunda bir fikir birliği yoktur, bu nedenle araştırma ekipleri çeşitli stratejiler izlemektedir.
Tüm kuantum bilgisayarlar kuantum bitlerine veya kubitlere güvenir, ancak bazı ekipler bu yapı taşlarını ışık parçacıklarından, diğerleri son derece soğuk atomlardan ve Starling durumunda, IBM başka bir varyant – süper iletken kubit kullanacaktır. Eşensiz bir şekilde büyük ve hataya toleranslı hale getirmek için IBM, iki yeniliğe bahis yapıyor.
Birincisi, Starling, birbirlerinden uzak olanlar da dahil olmak üzere kubitleri arasında yeni bağlantılar kuracak. Her kubit bir çip içine gömülecek ve araştırmacılar bu bileşenleri tek bir çipte bağlamak ve farklı çipleri birbirine bağlamak için yeni donanım geliştirdiler. Bu, Starling’i öncekilerden daha büyük ve daha karmaşık programlar çalıştırabilmelerini sağlayacaktır.
Gambetta, Starling’in on binlerce kubit kullanarak 100 milyon kuantum operasyonuna sahip olacağını söylüyor – bugünün en büyük kuantum bilgisayarlarının yaklaşık 1000 fiziksel kubit var. Bu durumda, kubitler yaklaşık 200 “mantıksal kubit” olarak gruplandırılacaktır. Bunların her birinde, birden fazla kubit birlikte hatalara dayanıklı tek bir bilgi işlem birimi olarak birlikte çalışır. Mantıksal kubitlerin rekor sayısı 50’dir ve şu anda Quantum Computing Company Nectinuum’a aittir.
IBM ayrıca, fiziksel kubitleri LDPC kodu adı verilen mantıksal kubitlerle birleştirmek için yeni bir yazılım tarifi kullanacak, bu da mantıksal kubitlerin daha önce diğer süper iletken kuantum bilgisayarlarda oluşturulmasından önemli bir sapma. Gambetta, LDPC’yi kuantum sistemlerinde kullanmanın bir zamanlar “boru rüyası” olarak görüldüğünü, ancak ekibinin şimdi onu uygulamak için önemli ayrıntılar geliştirdiğini söylüyor.
Bu biraz alışılmadık yaklaşımın yararı, LDPC tarifi ile oluşturulan her mantıksal kubbitin rakip yöntemlerden daha az fiziksel kubit gerektirmesidir. Sonuç olarak, daha küçük ve inşa edilmesi daha kolay cihazlarla hata düzeltmesi daha erken elde edilebilir.
Avustralya’daki Sydney Üniversitesi’nde Stephen Bartlett, “IBM, yıllardır iddialı bir yol haritası kurmak ve bazı harika şeyler başarmakta oldukça iyiydi” diyor. “Son beş yıldan fazla bir süredir bir sürü yenilik ve iyileştirme yaptılar, ancak bu gerçek bir adım değişikliği.” Hem uzak kubitleri hem de yeni mantıksal kubbit kodlarını birbirine bağlayacak yeni donanımın IBM’in daha önce yaptığı iyi performans gösteren cihazlardan ayrıldığını ve kapsamlı bir şekilde test edilmeleri gerekeceğini söylüyor. Bartlett, “Umut verici görünüyor, ama gerçekten biraz inanç sıçraması alıyor” diyor.
Wisconsin-Madison Üniversitesi’ndeki Matthew Otten, Quantum LDPC kodunun son birkaç yıldır ciddi şekilde geliştirildiğini ve IBM’nin yol haritasının pratikte nasıl çalışabileceğine dair tüm boşlukları doldurduğunu söylüyor. Bu, araştırmacıların olası darboğazları ve pratik değiş tokuşları belirlemelerine yardımcı olabileceğinden önemlidir. Örneğin, Starling’in mevcut süper iletken kuantum bilgisayarlardan daha yavaş çalışabileceğini söylüyor.
Planlanan boyutunda, cihaz ilaç endüstrisi gibi sektörlerle ilgili sorunları çözebilir. Burada, Starling gibi bir kuantum bilgisayardaki küçük bir molekülün veya bir proteinin simülasyonu, ilaç geliştirme sürecinde pahalı ve vergilendirici bir deney adımının yerini alabilir, diyor Otten.
IBM, kuantum bilgi işlem endüstrisinde bir sonraki atılımına açıkça yarışan tek oyuncu değil. Örneğin, QuanTinUum’un 2029’da hataya dayanıklı bir hizmet ölçeği ölçeği için planları var ve Psiquantum 2027 yılına kadar bir kuantum süper bilgisayar inşa etmeyi planlıyor.
