IBM представила два беспрецедентно сложных квантовых компьютера

IBM представила два новых квантовых компьютера под названием Loon и Nighthawk. Используемые в них кубиты соединены новыми сложными способами и могут позволить выполнять вычисления без ошибок.

В качестве претендента на создание безошибочного квантового суперкомпьютера IBM придерживается иной тактики, чем её основные конкуренты. Теперь компания представила два новых квантовых компьютера, Nighthawk и Loon, которые, возможно, подтверждают правильность её подхода и предлагают инновации, необходимые для того, чтобы сделать следующее поколение этих устройств по-настоящему полезным.

Конструкция квантового суперкомпьютера IBM является модульной и основана на разработке новых способов соединения сверхпроводящих кубитов внутри различных квантовых вычислительных блоков и между ними. Когда компания впервые представила эту технологию, некоторые исследователи усомнились в практичности таких соединений, говорит Джей Гамбетта из IBM. По его словам, это было похоже на то, как будто команде IBM говорили: «Вы находитесь в мире теории и не можете этого реализовать». И [теперь] мы собираемся доказать, что это не так.

Реклама

В Loon каждый кубит соединён с шестью другими, и эти связи могут «разрывать плоскость», то есть они не только перемещаются по кристаллу, но и могут двигаться вертикально — такая возможность пока не была доступна ни одному другому сверхпроводящему квантовому компьютеру. В Nighthawk же кубиты имеют четырёхстороннюю связь.

Это расширение возможностей подключения может оказаться ключевым фактором в преодолении некоторых из самых серьёзных проблем, с которыми сталкиваются существующие квантовые компьютеры: оно может увеличить их вычислительную мощность и устранить склонность к ошибкам. По словам Гамбетты, предварительные испытания Nighthawk показывают, что он может запускать программы для квантовых вычислений, которые на 30% сложнее тех, что работают на самом используемом в настоящее время квантовом компьютере компании. Такое повышение сложности должно привести к расширению сферы применения квантовых компьютеров, и предыдущие модели IBM уже начали находить применение в таких областях, как химия.

Однако святым Граалем отрасли является поиск способов группировки кубитов в так называемые логические кубиты, защищенные от ошибок. IBM продвигает метод, требующий, чтобы эти группы были меньше, чем у конкурентов, например, у Google. Это может позволить IBM добиться безошибочных вычислений, избежав при этом некоторых затрат и инженерных сложностей, связанных с необходимостью создания миллионов кубитов. Но это не работает без множества связей между кубитами — таких, которые, по словам Гамбетты, им удалось реализовать на Loon.

Стивен Бартлетт из Сиднейского университета в Австралии отмечает, что, хотя необходимы дополнительные испытания и бенчмаркинг новых устройств, возросшая связность кубитов впечатляет. «Это не панацея, которая решает все проблемы масштабирования сверхпроводящих устройств до размеров, необходимых для действительно полезных алгоритмов, но, тем не менее, это важный шаг на пути к цели», — говорит он.

Но впереди ещё предстоит решить инженерные и физические задачи. Одна из них — разработка наилучшего способа считывания выходных данных квантового компьютера по завершении вычислений, что, по словам Гамбетты, является ещё одной областью, в которой компания недавно добилась значительных успехов. Маттиас Штеффен из IBM говорит, что теперь команда также будет работать над увеличением «времени когерентности» каждого кубита. Это мера того, как долго он остаётся в квантовом состоянии, пригодном для вычислений. Время когерентности часто ухудшается при добавлении новых связей к кубиту. Команда также разрабатывает способы сброса некоторых кубитов во время вычислений.

В 2026 году компания планирует выпустить модульный квантовый компьютер, который сможет как хранить, так и обрабатывать информацию, на основе предстоящих испытаний Loon и Nighthawk.

Источник: www.newscientist.com