IBM představuje plán pro kvantový počítač odolný proti chybám
Úvod
IBM nedávno představila ambiciózní plán na vytvoření velkého kvantového počítače odolného proti chybám do roku 2029. Tento průlomový projekt, nazvaný IBM Quantum Starling, má být postaven v historickém zařízení společnosti v Poughkeepsie ve státě New York. Plán je založen na nové architektuře a kódech, které mají potenciál přinést revoluci do světa výpočetní techniky.
Klíčové body plánu IBM
- Cílem je vytvořit kvantový počítač schopný provádět kvantové obvody se 100 miliony kvantových hradel na 200 logických qubitech.
- Architektura je založena na takzvaných “bivariate bicycle” kódech, které IBM představila v průlomové publikaci v časopise Nature v roce 2024.
- Součástí plánu je i vývoj prvního přesného, rychlého a kompaktního dekodéru pro opravu chyb.
- IBM aktualizovala svůj roadmap kvantových technologií s novými procesory a schopnostmi, které mají připravit cestu ke kvantové převaze.
Význam odolnosti proti chybám
Odolnost proti chybám je klíčovým faktorem pro realizaci plného potenciálu kvantových počítačů. Současné kvantové systémy jsou omezeny chybami a šumem, které limitují velikost a složitost proveditelných výpočtů. Kvantový počítač odolný proti chybám by byl schopen provádět rozsáhlé a komplexní výpočty bez degradace kvůli chybám.
Architektura IBM pro odolnost proti chybám
IBM navrhla architekturu splňující šest základních kritérií pro realizaci spolehlivého kvantového počítače ve velkém měřítku:
- Odolnost proti chybám
- Adresovatelnost
- Univerzálnost
- Adaptivnost
- Modularita
- Efektivita
Architektura je založena na:
- Kvantové paměti využívající “bivariate bicycle” kódy
- Logických procesních jednotkách (LPU) pro efektivní logické operace
- Univerzálních adaptérech pro interakci mezi moduly
- Továrnách na magické stavy pro univerzální výpočty
- Novém dekodéru pro opravu chyb v reálném čase
Roadmap IBM ke kvantovému počítači odolnému proti chybám
IBM představila detailní plán vývoje klíčových komponent pro Starling:
- 2025: IBM Quantum Loon - čip s vyšší konektivitou pro experimenty s qLDPC kódy
- 2026: IBM Quantum Kookaburra - první modul schopný ukládat informace v qLDPC paměti a zpracovávat je pomocí LPU
- 2027: IBM Quantum Cockatoo - demonstrace propojení modulů pomocí univerzálního adaptéru
- 2028: Starling - demonstrace injekce magických stavů s více moduly
- 2029: Plnohodnotný Starling systém
Význam pro budoucnost kvantových výpočtů
Realizace plánu IBM by znamenala významný milník ve vývoji kvantových počítačů. Odolný proti chybám kvantový počítač by otevřel dveře k řešení komplexních problémů v oblastech jako je vývoj léků, optimalizace finančních portfolií či modelování klimatických změn.
Závěr
Plán IBM představuje ambiciózní, ale realistickou cestu k vytvoření kvantového počítače odolného proti chybám. Pokud se podaří dosáhnout stanovených cílů, mohli bychom do konce desetiletí být svědky skutečného průlomu v oblasti kvantových výpočtů.