IBM predstavuje plán pre kvantový počítač odolný proti chybám
Úvod
IBM nedávno predstavila ambiciózny plán na vytvorenie veľkého kvantového počítača odolného proti chybám do roku 2029. Tento prelomový projekt, nazvaný IBM Quantum Starling, má byť postavený v historickom zariadení spoločnosti v Poughkeepsie v štáte New York. Plán je založený na novej architektúre a kódoch, ktoré majú potenciál priniesť revolúciu do sveta výpočtovej techniky.
Kľúčové body plánu IBM
- Cieľom je vytvoriť kvantový počítač schopný vykonávať kvantové obvody so 100 miliónmi kvantových hradiel na 200 logických qubitoch.
- Architektúra je založená na takzvaných “bivariate bicycle” kódoch, ktoré IBM predstavila v prelomovej publikácii v časopise Nature v roku 2024.
- Súčasťou plánu je aj vývoj prvého presného, rýchleho a kompaktného dekodéra na opravu chýb.
- IBM aktualizovala svoj roadmap kvantových technológií s novými procesormi a schopnosťami, ktoré majú pripraviť cestu ku kvantovej prevahe.
Význam odolnosti proti chybám
Odolnosť proti chybám je kľúčovým faktorom pre realizáciu plného potenciálu kvantových počítačov. Súčasné kvantové systémy sú obmedzené chybami a šumom, ktoré limitujú veľkosť a zložitosť uskutočniteľných výpočtov. Kvantový počítač odolný proti chybám by bol schopný vykonávať rozsiahle a komplexné výpočty bez degradácie kvôli chybám.
Architektúra IBM pre odolnosť proti chybám
IBM navrhla architektúru spĺňajúcu šesť základných kritérií pre realizáciu spoľahlivého kvantového počítača vo veľkom meradle:
- Odolnosť proti chybám
- Adresovateľnosť
- Univerzálnosť
- Adaptívnosť
- Modularita
- Efektivita
Architektúra je založená na:
- Kvantové pamäte využívajúce “bivariate bicycle” kódy
- Logických procesných jednotkách (LPU) pre efektívne logické operácie
- Univerzálnych adaptéroch pre interakciu medzi modulmi
- Továrňach na magické stavy pre univerzálne výpočty
- Novom dekodéri pre opravu chýb v reálnom čase
Roadmap IBM ku kvantovému počítaču odolnému proti chybám
IBM predstavila detailný plán vývoja kľúčových komponentov pre Starling:
- 2025: IBM Quantum Loon - čip s vyššou konektivitou pre experimenty s qLDPC kódmi
- 2026: IBM Quantum Kookaburra - prvý modul schopný ukladať informácie v qLDPC pamäti a spracovávať ich pomocou LPU
- 2027: IBM Quantum Cockatoo - demonštrácia prepojenia modulov pomocou univerzálneho adaptéra
- 2028: Starling - demonštrácia injekcie magických stavov s viacerými modulmi
- 2029: Plnohodnotný Starling systém
Význam pre budúcnosť kvantových výpočtov
Realizácia plánu IBM by znamenala významný míľnik vo vývoji kvantových počítačov. Odolný proti chybám kvantový počítač by otvoril dvere na riešenie komplexných problémov v oblastiach ako je vývoj liekov, optimalizácia finančných portfólií či modelovanie klimatických zmien.
Záver
Plán IBM predstavuje ambicióznu, ale realistickú cestu k vytvoreniu kvantového počítača odolného proti chybám. Ak sa podarí dosiahnuť stanovené ciele, mohli by sme do konca desaťročia byť svedkami skutočného prelomu v oblasti kvantových výpočtov.