جهش کوانتومی: IBM قصد دارد در سال 2027 با پردازنده Nighthawk r3 به بیش از 1000 کیوبیت برسد.

IBM از Nighthawk r3، یک پردازنده کوانتومی نسل بعدی با 520 کیوبیت، به عنوان گام دیگری به سوی یک سیستم کوانتومی مقاوم در برابر خطا که امیدوار است در سال 2029 راه اندازی شود، رونمایی کرد.

Nighthawk r2 فعلی Big Blue تنها در ماه سپتامبر در دسترس قرار گرفت و دارای 120 بیت کوانتومی (کیوبیت) است که قادر به مدیریت مدارها با استفاده از 7500 عملیات است.

آی‌بی‌ام ادعا می‌کند که جانشین آن بیش از چهار برابر کیوبیت خواهد داشت و 10000 عملیات کوانتومی را برای مقابله با مشکلات بزرگ‌تر و پیچیده‌تر اجرا می‌کند و در عین حال سرعت و دقت یکسانی را حفظ می‌کند.

Nighthawk r3 قرار است در سال 2027 وارد بازار شود، زمانی که Big Blue قصد دارد دو پردازنده کوانتومی را به یک سیستم واحد با بیش از 1000 کیوبیت متصل کند.

IBM گفت که برنامه های کاربردی به طور فزاینده ای به مدارهایی نیاز دارند که هزاران عملیات کوانتومی را بر روی تقریبا 100 کیوبیت یا بیشتر اجرا کنند و جمع آوری میلیون ها یا میلیاردها نمونه مورد نیاز برای انجام محاسبات پیچیده را تسریع کنند. سرعت تعیین می کند که آیا می توان چنین بارهای کاری سختی را در بازه های زمانی عملی و با هزینه معقول تکمیل کرد یا خیر.

پردازنده کوانتومی جدید دارای 10 اتصال تراشه به تراشه به نام l-coupler است که برای اتصال پردازنده‌هایی طراحی شده است که از آن برای فعال کردن یک سیستم 1040 کیوبیتی استفاده می‌کند. این فناوری با استفاده از پردازنده های Nighthawk r1 آزمایش شده است.

IBM قبلا هدف خود را برای دستیابی به قلمرو تصحیح خطای قابل اعتماد در سال 2029 با یک پردازنده کوانتومی با نام رمز Starling مشخص کرده بود. اکنون قصد دارد این اولین کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا در جهان باشد که قادر به اجرای مدارهای کوانتومی متشکل از 100 میلیون عملیات کوانتومی بر روی 200 کیوبیت منطقی است.

این یک هدف بلندپروازانه است، با توجه به اینکه فناوری کوانتومی مقاوم به خطا، با وجود پیشرفت‌ها و معرفی‌های متعدد فناوری، همیشه حداقل یک دهه با آن فاصله دارد. با این حال، برخی در صنعت فناوری بر این باورند که با توجه به افزایش فعالیت در مورد آماده سازی رمزگذاری با پشتیبانی از الگوریتم های مقاوم در برابر کوانتومی، شانس یک سیستم کار در حال کاهش است.

سپس دوباره، یکی از استادان دانشگاه اوکلند نیوزلند سال گذشته مدعی شد که کامپیوترهای کوانتومی تاکنون نتوانسته‌اند عددی بزرگتر از 21 را بدون تقلب فاکتور کنند.

IBM در مقاله‌ای در سال 2025 چارچوبی را برای Starling ارائه کرد که سخت‌افزاری را برای پیاده‌سازی کدهای تصحیح خطا کوانتومی کوانتومی کم چگالی کم چگالی دوچرخه (qLDPC) پیاده‌سازی کرد. اینها به طور قابل توجهی تعداد کیوبیت های فیزیکی مورد نیاز برای ذخیره و پردازش اطلاعات کوانتومی را در مقایسه با کدهای سطح موجود کاهش می دهند.

Big Blue با استفاده از معماری موجود در مقاله، قصد دارد Starling را از ماژول هایی که هر کدام حاوی یک حافظه کوانتومی و واحد پردازش منطقی (LPU) هستند، جمع آوری کند و به عملیات منطقی روی حافظه اجازه دهد. ماژول ها دارای آداپتورهای جهانی خواهند بود که به آنها اجازه می دهد با استفاده از کوپلرهای L متصل شوند.

IBM همچنین با ترکیب پردازنده‌های کوانتومی خود با سیستم‌های محاسباتی با کارایی بالا (HPC) برای تحقیق در مورد تصحیح خطای کوانتومی بهتر، راه پیش رو را آماده می‌کند.

هفته گذشته، آزمایشگاه ملی Oak Ridge (ORNL) در ایالات متحده چنین سیستمی را معرفی کرد که یک سیستم کوانتومی IBM را با پردازنده‌های کوانتومی Nighthawk r2 و Umbra ترکیب می‌کند که توسط پردازنده‌های AMD نسل پنجم Epyc و شتاب‌دهنده‌های GPU Instinct MI355X پشتیبانی می‌شود.

IBM همچنین با مؤسسه تحقیقات علمی RIKEN ژاپن شراکت دارد که بر اساس آن یک سیستم کوانتومی IBM دو با ابررایانه Fugaku Arm-based، که زمانی قدرتمندترین سیستم در جهان بود، یکپارچه شده است. ®