IBM kunngjør store fremskritt innen kvantedatabehandling

IBM kunngjorde i dag sin nye 127-kvantebits (qubit) 'Eagle'-prosessor på IBM Quantum Summit 2021, dens årlige begivenhet for å vise frem milepæler innen kvantemaskinvare, programvare og veksten av kvanteøkosystemet. 'Eagle'-prosessoren er et gjennombrudd i å utnytte det enorme datapotensialet til enheter basert på kvantefysikk. Det varsler punktet i maskinvareutvikling hvor kvantekretser ikke kan simuleres pålitelig nøyaktig på en klassisk datamaskin. IBM forhåndsviste også planene for IBM Quantum System Two, neste generasjon kvantesystemer.

Kvantedatabehandling benytter seg av den grunnleggende kvantenaturen til materie på subatomære nivåer for å tilby muligheten for enormt økt datakraft. Den grunnleggende beregningsenheten for kvanteberegning er kvantekretsen, et arrangement av kvantebiter til kvanteporter og målinger. Jo flere qubits en kvanteprosessor besitter, jo mer komplekse og verdifulle er kvantekretsene den kan kjøre.

IBM debuterte nylig med detaljerte veikart for kvanteberegning, inkludert en bane for skalering av kvantemaskinvare for å gjøre det mulig for komplekse kvantekretser å nå Quantum Advantage, punktet der kvantesystemer kan utkonkurrere sine klassiske motpunkter på en meningsfylt måte. Eagle er det siste steget langs denne skaleringsveien.

IBM måler fremgang innen kvantedatamaskinvare gjennom tre ytelsesattributter: Skala, kvalitet og hastighet. Skala måles i antall qubits på en kvanteprosessor og bestemmer hvor stor av en kvantekrets som kan kjøres. Kvalitet måles av Quantum Volume og beskriver hvor nøyaktig kvantekretser kjører på en ekte kvanteenhet. Hastighet måles ved KLOPP (Circuit Layer Operations Per sekund), en metrisk IBM introdusert i november 2021, og fanger opp muligheten for å kjøre reelle beregninger sammensatt av et stort antall kvantekretser.

127-qubit Eagle-prosessor

'Eagle' er IBMs første kvanteprosessor utviklet og distribuert for å inneholde mer enn 100 operasjonelle og tilkoblede qubits. Den følger IBMs 65-qubit 'Hummingbird'-prosessor som ble avduket i 2020 og 27-qubit 'Falcon'-prosessoren som ble avduket i 2019. For å oppnå dette gjennombruddet bygde IBM-forskere på innovasjoner som var banebrytende innenfor sine eksisterende kvanteprosessorer, for eksempel et qubit-arrangementdesign for å oppnå dette gjennombruddet. redusere feil og en arkitektur for å redusere antall nødvendige komponenter. De nye teknikkene som benyttes i Eagle plasserer kontrollkabling på flere fysiske nivåer i prosessoren mens de holder qubits på et enkelt lag, noe som muliggjør en betydelig økning i qubits.

Det økte antallet qubit vil tillate brukere å utforske problemer på et nytt kompleksitetsnivå når de utfører eksperimenter og kjører applikasjoner, for eksempel optimalisering av maskinlæring eller modellering av nye molekyler og materialer for bruk i områder som spenner fra energiindustrien til legemiddeloppdagelsesprosessen. 'Eagle' er den første IBM-kvanteprosessoren hvis skala gjør det umulig for en klassisk datamaskin å simulere pålitelig. Faktisk overstiger antallet klassiske biter som er nødvendige for å representere en tilstand på 127-qubit-prosessoren det totale antallet atomer i de mer enn 7.5 milliarder menneskene som lever i dag.

"Ankomsten av 'Eagle'-prosessoren er et stort skritt mot dagen da kvantedatamaskiner kan utkonkurrere klassiske datamaskiner for nyttige applikasjoner," sa Dr. Darío Gil, Senior Vice President, IBM og forskningsdirektør. "Kvantedatabehandling har kraften til å transformere nesten alle sektorer og hjelpe oss med å takle de største problemene i vår tid. Dette er grunnen til at IBM fortsetter å raskt innovere kvantemaskinvare- og programvaredesign, bygge måter for kvante- og klassiske arbeidsbelastninger for å styrke hverandre, og skape et globalt økosystem som er avgjørende for veksten av en kvanteindustri."

Den første 'Eagle'-prosessoren er tilgjengelig som en utforskende enhet på IBM Cloud for å velge medlemmer av IBM Quantum Network.

For en mer teknisk beskrivelse av 'Eagle'-prosessoren, les denne blog.

IBM Quantum System Two

I 2019 avduket IBM IBM Quantum System One, verdens første integrerte kvantedatabehandlingssystem. Siden den gang har IBM distribuert disse systemene som grunnlaget for sine skybaserte IBM Quantum-tjenester i de forente stater, så vel som i Tyskland forum Fraunhofer-Gesellschaft, Tysklands ledende vitenskapelig forskningsinstitusjon, i Japan for University of Tokyo, og et kommende system i USA kl Cleveland Clinic. I tillegg annonserte vi i dag et nytt samarbeid med Yonsei University in Seoul, Sør-Korea, for å distribuere det første IBM-kvantesystemet i landet. For mer informasjon, klikk her..

Ettersom IBM fortsetter å skalere sine prosessorer, forventes de å modnes utover infrastrukturen til IBM Quantum System One. Derfor er vi glade for å avsløre et konsept for fremtiden til kvantedatasystemer: IBM Quantum System Two. IBM Quantum System Two er designet for å fungere med IBMs fremtidige 433-qubit- og 1,121-qubit-prosessorer.

"IBM Quantum System Two gir et glimt inn i fremtidens kvantedatasenter, hvor modularitet og fleksibilitet i systeminfrastrukturen vil være nøkkelen til fortsatt skalering," sa Dr. Jay Gambetta, IBM Fellow og VP for Quantum Computing. "System to trekker på IBMs lange arv innen både kvante- og klassisk databehandling, og bringer inn nye innovasjoner på alle nivåer i teknologistabelen."

Sentralt i IBM Quantum System Two er konseptet med modularitet. Ettersom IBM går videre langs maskinvareveikartet og bygger prosessorer med større qubit-antall, er det avgjørende at kontrollmaskinvaren har fleksibiliteten og ressursene som er nødvendige for å skalere. Disse ressursene inkluderer kontrollelektronikk, som lar brukere manipulere qubits, og kryogen kjøling, som holder qubitene ved en temperatur lav nok til at deres kvanteegenskaper kan manifestere seg.

IBM Quantum System Twos design vil inkludere en ny generasjon skalerbar qubit-kontrollelektronikk sammen med kryogene komponenter med høyere tetthet og kabling. Videre introduserer IBM Quantum System Two en ny kryogen plattform, designet i forbindelse med Bluefors, med en ny, innovativ strukturell design for å maksimere plass til støttemaskinvaren som kreves av større prosessorer, samtidig som de sikrer at ingeniører enkelt kan få tilgang til og betjene maskinvaren.

I tillegg gir den nye designen muligheten til å gi et større delt kryogent arbeidsrom – som til slutt fører til potensiell kobling av flere kvanteprosessorer. Prototypen IBM Quantum System Two forventes å være oppe og kjøre i 2023.

Les hele historien her ...