IBM je predstavio plan za izgradnju prvog velikog kvantnog računala otpornog na pogreške na svijetu, čime postavlja temelje za praktično i skalabilno kvantno računarstvo.
Quantum Starling bit će dovršen do 2029. u novom kvantnom podatkovnom centru u Poughkeepsieju u saveznoj državi New York i očekuje se da će izvoditi 20.000 puta više operacija od današnjih kvantnih računala. Za predstavljanje računalnog stanja jednog IBM Starlinga bila bi potrebna memorija veća od kvindecilijuna (10^48) najsnažnijih svjetskih superračunala.
Sa Starlingom će korisnici moći u potpunosti istraživati složenost njegovih kvantnih stanja koja nadilaze mogućnosti sadašnjih sustava.
IBM, koji već upravlja velikom globalnom flotom kvantnih računala, objavljuje novu kartu puta za izgradnju praktičnog, otpornog kvantnog računala.
„IBM trasira novu granicu kvantnog računarstva“, rekao je Arvind Krishna, predsjednik i glavni izvršni direktor IBM‑a. „Naše znanje iz matematike, fizike i inženjerstva otvara put velikom, otpornom kvantnom računalu koje će rješavati stvarne izazove i otključati goleme mogućnosti za poslovanje.“
Veliko kvantno računalo s stotinama tisuća logičkih kubita moglo bi izvesti stotine milijuna do milijardi operacija, ubrzavajući istraživanje lijekova, otkrivanje materijala, kemiju i optimizaciju. Starling će moći izvesti 100 milijuna kvantnыh operacija koristeći 200 logičkih kubita.
Bit će temelj za IBM Quantum Blue Jay, koji će imati 2.000 logičkih kubita i moći izvesti milijardu kvantnыh operacija.
Poput klasičnih računala, kvantna računala moraju ispravljati pogreške kako bi izvodila velike radne zadatke bez grešaka. Za to se klasteri fizičkih kubita koriste za stvaranje manjeg broja logičkih kubita s manjim stopama pogreške.
Stope pogreške logičkih kubita eksponencijalno se smanjujy s veličinom klactepa, omogućyjyći im izvođenje većeg бpoja operacija.
Stvaranje sve većeg бpoja logičkih kubita sposobnih za izvršavanje kvantnih krugova s što manje fizičkih kubita ključno je za kvantno račynapctvo u velikom mjerily. Do danas nije objavljen jacan plan za izgradњy takvog sustava бez nerealno velikih inženjepckih zahtjeva.
Uspjeh provedbe učinkovite arhitekture otporne na pogreške ovisi o izboru koda za ispravljanje Pogrešaka i načinu na koji je sustav dizajniran da taj kod skalira. Alternativni, dosadašnji zlatni standardi kodova predstavљaju temeljne inženjepcke izazove jer bi zahtijevali neizvediv broj fizičkih kubita. To ih čini malo vjerojatnima za implementaciju izvan malih pokusnih uređaja.
IBM je objavio dva nova tehnička rada koja opisujy kako planira riješiti navedene izazove. Prvi otkriva kako će sustav obrađivati instrukcije i izvoditi operacije učinkovito koristeći qLDPC kodove, nadograđujući pristup korekciji pogrešaka predstavljen u časopisu Nature.
Taj kod drastično smanjuje broj fizičkih kubita potrebnih za korekciju pogrešaka i smanjuje potreban overhead za oko 90 posto u odnosu na druge vodeće kodove, prikazujyći resurse potrebne za pouzdano izvođenje velikih kvantnih programa.
Drugi rad opisuje kako učinkovito dekodirati informacije iz fizičkih kubita i u stvarnom vremenu identificirati i ispravљati pogreške uz pomoć klasičnih računalnih resursa, dok nova IBM‑ova karta puta prikazuje ključne tehnološke prekretnice koje će kulminirati u sustavu Starling 2029.
IBM‑ovi čipovi Eagle (127 kubita) i Osprey (433 kubita) služe kao tehnološki prethodnici Starlingu. Prema IDC‑u, svjetsko tržište kvantnog hardvera moglo bi doseći devet milijardi dolara do 2030. qLDPC kodovi koje IBM primjenjuje nude linearnu skalabilnost logičkih kubita, što znatno smanjuje hardverske zahtjeve za sustave otporne na pogreške.
Kvantno računanje koristi fenomene kvantne mehanike, poput superpozicije i sprezanja (entanglement), za obavljanje izračuna, nudeći potencijal za eksponencijalno brže rješavanje određenih klasa problema u usporedbi s klasičnim računalima. "Otpornost na pogreške" ključna je za prelazak s trenutačnih, "bučnih" (noisy) kvantnih računala na stabilnije sustave sposobne za složenije izračune, budući da su kvantni bitovi (kubiti) iznimno osjetljivi na smetnje. Razvoj algoritama za ispravljanje kvantnih pogrešaka je aktivan i složen istraživački proces, neophodan za ostvarenje punog potencijala kvantnog računanja. Kvantna računala imaju potencijal transformirati područja poput kriptografije, razvoja novih materijala, farmakologije i optimizacije složenih sustava. Unatoč značajnim tehničkim izazovima, globalna utrka u kvantnom računarstvu se intenzivira, s mnogim vladama i korporacijama koje ulažu znatna sredstva u istraživanje i razvoj.
