IBM با پردازنده جدید تعداد کیوبیت ها را به بیش از 400 رساند

امروز، آی‌بی‌ام آخرین نسل از خانواده پردازنده‌های کوانتومی با مضمون پرندگان، Osprey را معرفی کرد. Osprey با بیش از سه برابر تعداد کیوبیت پردازنده نسل قبلی خود Eagle، اولین شرکتی است که بیش از 400 کیوبیت ارائه می دهد، که نشان می دهد این شرکت همچنان در مسیر عرضه اولین پردازنده 1000 کیوبیتی در سال آینده است.

با وجود تعداد بالای کیوبیت، نیازی به عجله کردن و رمزگذاری مجدد تمام داده های حساس خود نیست. در حالی که نرخ خطای کیوبیت های IBM به طور پیوسته بهبود یافته است، اما هنوز به نقطه ای نرسیده اند که تمام 433 کیوبیت موجود در Osprey را بتوان در یک الگوریتم واحد بدون احتمال خطا بسیار زیاد استفاده کرد. در حال حاضر، آی‌بی‌ام تاکید می‌کند که Osprey نشانه‌ای از این است که این شرکت می‌تواند به نقشه راه تهاجمی خود برای محاسبات کوانتومی پایبند باشد و کارهای مورد نیاز برای مفید کردن آن در حال انجام است.

در جاده

برای درک اطلاعیه IBM، به درک کل بازار محاسبات کوانتومی کمک می کند. در حال حاضر شرکت‌های زیادی در بازار محاسبات کوانتومی وجود دارند، از استارت‌آپ‌ها گرفته تا شرکت‌های بزرگ و معتبری مانند آی‌بی‌ام، گوگل و اینتل. آن‌ها روی انواع فن‌آوری‌ها شرط‌بندی کرده‌اند، از اتم‌های به دام افتاده گرفته تا الکترون‌های ذخیره و حلقه‌های ابررسانا. تقریباً همه آنها موافق هستند که برای دستیابی به پتانسیل کامل محاسبات کوانتومی، باید به جایی برسیم که تعداد کیوبیت ها به ده ها هزار می رسد، و نرخ خطا در هر کیوبیت مجزا به اندازه ای پایین است که بتوان آنها را به تعداد کمتری با هم پیوند داد. کیوبیت های تصحیح کننده خطا

همچنین یک اجماع کلی وجود دارد که محاسبات کوانتومی می تواند برای برخی مشکلات خاص خیلی زودتر مفید باشد. اگر تعداد کیوبیت ها به اندازه کافی زیاد باشد و میزان خطا به اندازه کافی کم شود، ممکن است با اجرای مجدد محاسبات خاص به اندازه کافی برای جلوگیری از خطا، پاسخ مشکلاتی را دریافت کنید که دستیابی به آنها در رایانه های معمولی دشوار یا غیرممکن است.

سوال این است که در حالی که در حال کار برای کاهش نرخ خطا هستیم، چه کاری باید انجام دهیم. از آنجایی که احتمال خطا تا حد زیادی با شمارش کیوبیت مقیاس می شود، افزودن کیوبیت های بیشتر به یک محاسبه، احتمال شکست محاسبات را افزایش می دهد. من یکی از مدیران یک شرکت کیوبیت یونی به دام افتاده داشته ام که به من گفته است که برای آنها بی اهمیت است که یون های بیشتری را به دام بیندازند و تعداد کیوبیت بیشتری داشته باشند، اما آنها این موضوع را نمی دانند – افزایش خطاها کار را دشوار می کند. برای تکمیل هر گونه محاسبات یا، به بیان دیگر، برای داشتن یک احتمال خوب برای نتیجه گرفتن از یک محاسبه، باید از کیوبیت های کمتری نسبت به موجود استفاده کنید.

Osprey اساساً هیچ یک از اینها را تغییر نمی دهد. در حالی که شخص در IBM مستقیماً آن را تأیید نکرد (و ما دو بار پرسیدیم)، بعید است که هر محاسباتی بتواند از تمام 433 کیوبیت بدون مواجهه با خطا استفاده کند. اما همانطور که جری چاو، مدیر زیرساخت گروه کوانتومی IBM توضیح داد، افزایش تعداد کیوبیت تنها یکی از شاخه‌های فرآیند توسعه این شرکت است. انتشار نتایج آن فرآیند به عنوان بخشی از یک نقشه راه طولانی مدت به دلیل سیگنال هایی که برای توسعه دهندگان و کاربران نهایی محاسبات کوانتومی ارسال می کند، مهم است.

روی نقشه

IBM نقشه راه خود را در سال 2020 منتشر کرد و خواستار این شد که پردازنده Eagle سال گذشته اولین پردازنده با بیش از 100 کیوبیت باشد، شمارش کیوبیت Osprey به درستی انجام شد و نشان داد که این شرکت اولین شرکتی خواهد بود که 1000 کیوبیت را با Condor سال آینده پاک می کند. تکرار امسال در نقشه راه، جدول زمانی را گسترش می دهد و جزئیات بیشتری را در مورد کارهایی که شرکت انجام می دهد فراتر از افزایش تعداد کیوبیت ارائه می دهد.

قابل توجه ترین نکته این است که Condor تنها سخت افزاری نخواهد بود که سال آینده عرضه می شود. یک پردازنده اضافی به نام Heron روی نقشه وجود دارد که تعداد کیوبیت کمتری دارد، اما این پتانسیل را دارد که با پردازنده‌های دیگر مرتبط شود تا یک بسته چند تراشه‌ای تشکیل شود (مرحله‌ای که یکی از رقبا در فضا قبلاً انجام داده است). وقتی از او پرسیده شد که بزرگترین مانع برای مقیاس‌بندی تعداد کیوبیت چیست، چاو پاسخ داد که “اندازه تراشه واقعی است. کیوبیت‌های ابررسانا کوچک‌ترین ساختارها نیستند، آنها در واقع برای چشم شما بسیار قابل مشاهده هستند.” قرار دادن تعداد بیشتری از آنها بر روی یک تراشه، چالش هایی را برای ساختار مواد تراشه، و همچنین اتصالات کنترل و بازخوانی که باید در داخل آن هدایت شوند، ایجاد می کند.

چاو به Ars گفت: «ما فکر می‌کنیم که می‌خواهیم این میل لنگ را یک بار دیگر بچرخانیم، با استفاده از این فناوری پایه تک تراشه با Condor. اما صادقانه بگویم، اگر شروع به ساختن تراشه های تکی کنید که احتمالاً نسبت بزرگی از اندازه ویفر هستند، غیر عملی است. بنابراین، در حالی که Heron به عنوان یک شاخه جانبی از فرآیند توسعه شروع خواهد شد، تمام تراشه های فراتر از Condor توانایی ایجاد پیوند با پردازنده های اضافی را خواهند داشت.