Spoločnosť prišla na to, ako umiestniť trikrát viac qubitov na čip kvantového počítača. Tu je ďalší postup.
Kvantové počítače, hoci sú vo svojej súčasnej podobe jemné a vyberavé, sľubujú, že vyniknú v špecifickom súbore úloh. Po prvé, mali by byť schopní riešiť určité typy matematických úloh zahŕňajúce lineárna algebra rýchlejšie a presnejšie ako klasické počítače, vďaka výstrednosti v ich dizajne.
Klasické počítače majú binárne prepínače, ktoré reprezentujú informácie buď ako nula, alebo ako jedna. Kvantový ekvivalent toho, nazývaný qubity, môže predstavovať informácie ako jedna, nula alebo kombinácia oboch. Je to preto, že namiesto bitov, ktoré ukladajú stavy zapnutia alebo vypnutia, qubity ukladajú priebehy.
V kvantovej oblasti výskumníci IBM tvrdo pracovali a aktualizovali svoj súbor hardvéru a softvéru zariadenie, ktorého cieľom je riešiť problémy, ktoré sú dnes považované za zložité alebo nemožné pre najlepšie klasické počítače.
V máji spoločnosť IBM predstavila ambiciózny plán smerom k tomu, aby boli kvantové výpočty výkonnejšie a praktickejšie. Na summite IBM tento týždeň spoločnosť oznámila kontrolné body, ktoré doteraz dosiahli, vrátane novo dokončeného 433-qubitového procesora s názvom Osprey a aktualizovaných verzií ich kvantového softvéru.
Aby si tieto zariadenia zachovali svoje kvantové vlastnosti, musia sa uchovávať pri veľmi nízkych teplotách pomocou špecializovaných chladničiek a chladiacich systémov. Spoločnosť IBM zdieľala správu o pokroku o tom, kde sa nachádzajú pri montáži rôznych častí, ktoré budú tvoriť ich infraštruktúru kryogénnych chladničiek do roku 2023, ktorá sa nazýva System Two. Bude zodpovedný za to, aby obsahoval všetko kvantové výpočtové vybavenie a udržiaval ho stabilný.
[Súvisiace: Masívny kvantový procesor „Kookaburra“ od IBM by mohol pristáť v roku 2025]
Kvantové čipy IBM sú pomenované po vtákoch. Osprey, ktorý je takmer trikrát väčší ako predchádzajúci 127-qubitový čip s názvom Orol, používa mnoho rovnakých technológií a dizajnov, napríklad šesťuholníkovú mriežkovú štruktúru na povrchu čipu, ktorá drží všetky qubity. Ale 400 qubitov môže byť veľa, takže inžinieri neustále experimentujú s výrobnými technikami alebo malými zmenami v dizajne, aby boli procesory menej hlučné a efektívnejšie.
„Vždy, keď ho potrebujete skonštruovať tak, aby to bolo 3x, sú veci, ktoré vstupujú do hry, aby ste sa uistili, že to funguje,“ hovorí Jerry Chow, riaditeľ vývoja kvantového hardvérového systému v IBM Quantum. „V prípade Osprey sa veľa vecí týka ďalšieho vývoja a škálovania viacúrovňového vedenia, ktoré bolo bežné. v Eagle stack, ale aj spôsoby jeho optimalizácie s cieľom zbaliť viac qubitov a smerovať ich spolu.“
Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je vyladiť štrukturálny komponent v kvantovom počítači: Výmena ručne vyrobeného koaxiálne káble s páskovou kabelážou s vyššou hustotou nazývanou flex kabeláž zmenšujú celkové rozmery (a náklady). Tieto stuhy je tiež možné skladať a skladať dohromady v podobe schodiska, aby sa spojili rôzne dosky chladničiek. Táto zmena môže zvýšiť množstvo signálov, ktoré môžu byť prenášané.
Spolu s novými procesormi tím oznámil aj nové generácie riadiacej elektroniky a vylepšenia starších čipov ako napr Orol a Falcon.
Jednou metrikou, ktorú sa IBM snaží zlepšiť na všetkých svojich čipoch, je doba koherencie qubitov. Koherenčný čas sa týka toho, ako dlho zostávajú qubity vo svojom vlnovom kvantovom stave. Qubity môžu stratiť túto vlastnosť, ak je príliš veľa rušenia hlukom z iných qubitov a prostredia, čo môže viesť k dekoherencii. To je v rozpore s výsledkami výpočtov. Čas koherencie, ako dlho trvá vytvorenie kvantovej brány a počet dostupných qubitov sú faktory, ktoré určujú výkon čipu. Stanovujú tiež limit veľkosti problémov, ktoré môže určité zariadenie prebrať.
[Súvisiace: Na fotografiách: Cesta do centra kvantového počítača]
Práve teraz je stredná doba koherencie pre Osprey okolo 70 až 80 mikrosekúnd. Chow a jeho kolegovia zvýšili koherenciu qubitov na starších čipoch, ako sú Eagle a Falcon, trikrát.
„Falcon sa zvýšil o faktor tri na približne 300 až 400 mikrosekúnd. Eagle, minulý rok, keď sme ho vydali, bol v rozsahu 90 mikrosekúnd až 100 mikrosekúnd,“ hovorí Chow. "Teraz máme našu verziu Eagle tri, ktorá dokáže dosiahnuť aj 300 mikrosekúnd koherencie."
Druhá revízia Osprey, ktorá sa už dáva dokopy, vykazuje podobné zlepšenie časov súdržnosti.
IBM zatiaľ neuvoľnila Osprey žiadnym klientom. "Stále je to vo fáze zisťovania, ako dobre to funguje, charakterizuje ho," hovorí Chow. "Určite máme koherentné časy a niektoré jej zásadnejšie aspekty, ale stále budeme pracovať na jeho uvedení do úplného systému v priebehu niekoľkých nasledujúcich mesiacov, čo povedie k skorému nasadeniu klienta rok.”
Summit bol tiež príležitosťou na demonštráciu všetkých aplikácie ktoré partneri IBM doteraz našli s kvantovou technológiou, vrátane jej použitia na detekciu gravitačné vlny, nájdenie podvodom v údajoch o platbe kartou, výpočet rizík súvisiacich s počasím pre skladovanie energie problémy a simulácia vlastností molekúl do navrhovať nové materiály.
