IBM 世界初の大規模を構築するためのその道を明らかにしました、 フォールトトレラント 量子コンピューター、実用的でスケーラブルなステージを設定します 量子コンピューティング。
2029年までに配信されたIBM Quantum Starlingは、ニューヨークのPoughkeepsieにある新しいIBM Quantum Data Centerに建設され、今日の量子コンピューターよりも20,000倍多くの操作を実行する予定です。
IBMスターリングの状態を表すには、世界で最も強力なスーパーコンピューターのQuindecillion（10^48）以上の記憶が必要です。
Starlingを使用すると、ユーザーは、現在の量子コンピューターでアクセスできる限られたプロパティを超えている量子状態の複雑さを完全に調査できるようになります。
すでに大規模で世界的な量子コンピューターの大規模なグローバルな艦隊を運営しているIBMは、実用的で障害に耐える量子コンピューターを構築するための実行可能で決定的な計画の概要を示す新しい量子開発ロードマップをリリースしています。
「IBMは量子コンピューティングの次のフロンティアをチャート化しています」と、IBMの会長兼CEOであるArvind Krishna氏は声明で述べています。 「数学、物理学、工学の専門知識は、大規模で断層耐性の量子コンピューターへの道を開いています。実際の課題を解決し、ビジネスの大きな可能性を解き放ちます。」
数百または数千の論理的なキュービットを備えた大規模で断層耐性の量子コンピューターは、数億から数十億の事業を走る可能性があります。
Starlingは、200の論理キクを使用して1億人の量子操作を実行することにより、これらの問題に必要な計算能力にアクセスできます。 IBM Blue Jayの基礎となります。これは、2,000の論理的なキュービットを超える10億の量子運用を実行することができます。
論理的なqubitは、1つのqubitに相当する量子情報を保存することを担当するエラー補正された量子コンピューターの単位です。これは、この情報を保存し、エラーを監視するために、複数の物理的なキュービットから作業することができます。
古典的なコンピューターと同様に、量子コンピューターは、障害なしに大きなワークロードを実行するためにエラーを修正する必要があります。そのために、物理的なキュービットのクラスターを使用して、基礎となる物理的なキュービットよりも低い誤差速度で少数の論理キッビットを作成します。論理キュービットエラー率は、クラスターのサイズとともに指数関数的に抑制され、より多くの操作を実行できるようにします。
量子回路を実行できるように、できるだけ少ない物理的なキュービットを実行できる多くの数の論理的なキュービットを作成することは、大規模な量子コンピューティングにとって重要です。今日まで、非現実的なエンジニアリングオーバーヘッドなしでこのような過失耐性システムを構築するための明確な道は公開されていません。
大規模なフォールトトレランスへのパス
IBM氏によると、効率的なフォールトトレラントアーキテクチャの実行の成功は、エラー修正コードの選択と、このコードが拡張できるようにシステムが設計および構築される方法に依存しています。
代替および以前の金標準エラー修正コードは、基本的なエンジニアリングの課題を提示します。規模を拡大するには、複雑な操作を実行するのに十分な論理的なキュービットを作成するために、実行不可能な数の物理的なキュービットが必要です。これにより、小規模な実験やデバイスを超えて実装できる可能性が低いとIBMは述べています。
大規模で断層耐性の量子コンピューターには、次のアーキテクチャが必要です。
- 有用なアルゴリズムが成功するための十分なエラーを抑制するためのフォールトトレアント。
- 計算を通じて論理的なキュービットを準備および測定することができます。
- これらの論理的なキュービットに普遍的な指示を適用することができます。
- 論理的なキュービットからの測定をリアルタイムでデコードでき、変更することができます
後続の指示。 - 数百または数千の論理的なキュービットにスケーリングするモジュラーをより複雑に実行する
アルゴリズム。 - 現実的な物理リソースを使用して意味のあるアルゴリズムを実行するのに十分な効率、
エネルギーやインフラストラクチャなど。
今日、IBMは、残りの基準をどのように解決して大規模で断続耐性アーキテクチャを構築するかを詳述する2つの新しい技術論文を導入しています。
1枚の論文 このようなシステムが命令を処理し、QLDPCコードで効果的に操作を実行する方法を発表します。この作業は、量子低密度パリティチェック（QLDPC）コードを導入する自然の表紙に掲載されたエラー修正への画期的なアプローチに基づいています。このコードは、エラーの修正に必要な物理的なキュービットの数を大幅に減らし、他の主要コードと比較して、頭上で必要な削減が約90％減少します。さらに、大規模な量子プログラムを確実に実行して、他のアーキテクチャよりもそのようなアーキテクチャの効率を証明するために必要なリソースをレイアウトします。
2番目の論文 物理的なキュービットから情報を効率的にデコードする方法を説明し、従来のコンピューティングリソースでリアルタイムでエラーを識別して修正するパスをグラフ化します。
ロードマップから現実まで
新しいIBM Quantumロードマップは、フォールトトレランスの基準を実証および実行する主要なテクノロジーマイルストーンの概要を説明しています。ロードマップ内の各プロセッサは、モジュール式、スケーラブル、エラー補正された量子システムを構築するための特定の課題に対処します。
2025年に予想されるIBM Quantum Loonは、同じチップ内のより長い距離にわたってキッツを接続する「Cカプラー」を含むQLDPCコードのアーキテクチャコンポーネントをテストするように設計されています。
2026年に予想されるIBM Quantum Kookaburraは、エンコードされた情報を保存および処理するように設計されたIBMの最初のモジュラープロセッサとなります。量子メモリとロジック操作を組み合わせます。これは、単一のチップを超えて障害耐性システムをスケーリングするための基本的な構成要素です。
2027年に予想されるIBM Quantum Cockatooは、「L-couplers」を使用して2つのKookaburraモジュールを巻き戻します。このアーキテクチャは、より大きなシステムのノードのように量子チップをリンクし、非実用的に大きなチップを構築する必要性を回避します。
一緒に、これらの進歩は2029年にスターリングで頂点に達するように設計されています。