Bugünkü Kuantum Zirvesinde IBM, 433-qubit 2022 yol haritası hedefi olan ‘Osprey’ QPU’sunun (Kuantum İşleme Birimi) başarılı bir şekilde geliştirildiğini duyurdu. Yeni QPU, tek bir QPU içindeki çalışan kübitlerin sayısını önemli ölçüde artırır – önceki nesil ‘Eagle’ QPU bunlardan yalnızca 127 tanesini taşıyordu.
Yeni lansman, IBM’in 2030 yılına kadar on binlerce (belki de yüz binlerce) kübit içeren QPU’lar sunmayı hedefleyen agresif kuantum hesaplama yol haritası için bir başka emin adımdır.
IBM Kıdemli Başkan Yardımcısı ve Araştırma Direktörü Dr. Darío Gil, “Yeni 433 qubit ‘Osprey’ işlemci, daha önce çözülemeyen sorunların üstesinden gelmek için kuantum bilgisayarların kullanılacağı noktaya bizi bir adım daha yaklaştırıyor” dedi.
“Zamanımızın en büyük zorluklarını karşılamak için dünya çapındaki ortaklarımız ve müşterilerimizle birlikte kuantum teknolojimizi donanım, yazılım ve klasik entegrasyon genelinde sürekli olarak büyütüyor ve geliştiriyoruz. kuantum merkezli süper hesaplama“
Osprey’in lansmanı IBM için önemli: IBM’in yol haritasının tam ortasında, tek bir çipte kübit sayısındaki en büyük artışı sağlıyor. Eagle ile karşılaştırıldığında, Osprey kübit sayısını 3.4 kat artırır; bu, şirketin 4,158 kübitlik Kookaburra QPU’yu piyasaya sürmeyi planladığı üç yıl içinde elde etmeyi beklediğinden daha büyük bir kübit sayısında artış. Ayrıca, Falcon’un ve 27 kübitinin 2019’da piyasaya sürülmesinden bu yana diğer tüm kübit atlamalarından daha yüksek.
Osprey’in IBM’in yol haritasındaki konumu nedeniyle – şirket, önümüzdeki yıl Heron ve p kaplinler — kaliteden ödün vermeden kübit sayılarındaki artış son derece önemlidir. Ancak belki daha etkileyici olan, kübit sayısındaki bu sıçramanın, IBM’in gelecekteki modüler ürünleri için temel çalışmalarının çoğunu hazırladığı aynı zamanda tasarlanmış olmasıdır.
Şirket, birkaç Heron çipini birbirine bağlamak için p-kaplinlerden yararlanacak olan 133-qubit, ölçeklenebilir Heron QPU’larını tanıtmak için 2023’e bakıyor. Buradaki fikir, belirli bir paket içindeki kübitleri ölçeklendirmenin ve ayrı paketleri birbirine bağlamanın, monolitik bir QPU oluşturmaktan daha kolay olmasıdır.
İş yükü dağılımıyla ilgili zorlukları beraberinde getiriyor – daha yüksek hacimli bir kuantum problemini, kuantum devrelerini çalıştırmak için mevcut olan çipe (veya çiplere) ve bunun yapılma şekline uyacak şekilde kesmenin birkaç yolu var. performansı ciddi şekilde etkiler. Ancak çoklu çip ölçekleme bir zorunluluktur ve bu yaklaşımı benimsemek, tüm kontrol elektroniği alt sistemini yeniden tasarlamak anlamına geliyordu – klasik ve kuantum hesaplama arasındaki köprü.
IBM Quantum’da Baş Donanım Mimarı olan Dr. Oliver Dial’e göre, şirketin seyreltme buzdolaplarındaki kübit kontrol mekanizmasının değiştirilmesiyle önemli bir gelişme sağlandı – süper iletken kübitleri mutlak sıfıra yakın (−273.15 °C) soğutmaktan sorumlu donanım.
Osprey’den önce IBM, mikrodalga kontrol bilgilerini çalışan kübitlere iletmek için koaksiyel kablolar kullanıyordu. Şimdi, koaksiyel kablolar yerini esnek şerit kablolara bıraktı (dizüstü bilgisayarınızda olduğu gibi elektronik ve menteşelerin olduğu her yerde kullanılanla aynı tür). Bu şerit kabloların kendileri çok daha az yer kaplar ve önceki çözüme göre çok daha yüksek verim sunarken daha az zaman ve kaynak maliyeti sunar. Dr. Dial, IBM’in maliyetleri beş kat azaltırken kontrol yoğunluğunu %70 oranında artırmasına izin verdiklerini söylüyor.
IBM’in bu yeni kuantum neslinin bir diğer önemli unsuru, kontrol alt sistemi içinde artırılmış FPGA (Alan Programlanabilir Kapı Dizisi) performansıydı.
IBM’in qubit kontrolünün geleceği, kuantuma özgü ASIC’lerden (Uygulamaya Özgü Entegre Devreler) geçerken, FPGA’lar esneklikleri nedeniyle şimdiye kadar işin zorluğunu idare ediyor – IBM, FPGA’nın programlanabilir tasarımı içinde farklı kontrol şemalarını prototipleyebilir. Bu, şirketin tam ASIC rotasına gitmek için yeterince emin olduğu bir zamana kadar hızlı deneme ve yineleme sağlar. Dr. Dial, bu değişikliğin, tek bir kübiti kontrol etmek için gereken watt değerini yaklaşık 100 W’tan sadece 10 miliwatt’a düşürerek güç verimliliğinde başka bir anıtsal gelişme sağlayacağını söylüyor.
resim 1 nın-nin 4
En önemlisi, Dr. Dial, Osprey’deki süper iletken kübitlerin, şirketin en iyileriyle karşılaştırılabilir tutarlılık süreleri gösterdiğini söylüyor (kübit sayısındaki muazzam artışa rağmen), yani saf kuantum hacmi (IBM ve diğer endüstri oyuncularının desteklediği bir kuantum hesaplama performansı tahmini) kübit sayılarıyla aynı doğrultuda artmaya bağlı.
IBM’e göre, Osprey’deki kübitlerin sayısı ve kalitesi, kübitlerinin hesaplama durumunu tanımlamaya çalışan klasik bir sistem, evrendeki atomlardan daha fazla kullanılabilir bit gerektirecektir. Denklemin kuantum avantajı aşamasına çoktan girmişiz gibi görünüyor.
Tabii ki, kübitler hem sayıları hem de kaliteleri açısından iyileşebilir, ancak saf kuantum donanım çözümlerinin ortalama bir kullanıcıya sunması gereken çok az şey var. Dr. Dial, herkesin – gerçekten herkesin – artık IBM’in kuantum teknolojisini şirketin bulut teklifi aracılığıyla harekete geçirebileceğini belirtmekte gecikmedi.
Kuantum hesaplama, kuantum uzmanı olmayanların bu sistemlerle etkileşime girmesine izin veren ciddi bir soyutlama çabası gerektirir ve IBM, ayrıca Quiskit Runtime yazılımını iki katına çıkardı kullanıcıların bunu yapmasını kolaylaştırmak için — doğruluk için çalışma süresi ticareti yapmak bir yazılım ayarını değiştirmek kadar kolaydır.
Sürücülerindeki iyileştirmeler, Quiskit çalışma zamanı ve 2022 boyunca parametreli devre iyileştirmeleri sayesinde IBM, 1.400 CLOPS puanını yaklaşık 15.000 CLOPS’a kadar çıkardı – eğer AMD’nin GPU’larındaki sürücü tabanlı performans iyileştirmeleri ona “iyi şarap” lakabını kazandırdıysa, Bu neredeyse 11 kat performans artışı için hangi metaforun uygun olacağını merak ediyorum.
Donanım iyileştirmeleri, herhangi bir yeni teknolojik sistem geliştirmenin gerekli bir yarısıdır; ama diğer yarısı aslında o donanımı kullanmaktır. Bu amaçla, IBM, Quantum Zirvesinde, 2024 yılına kadar kullanıcıların eline 100 qubit x 100 kapı işlem derinliği vermeyi amaçlayan bir girişim olan 100×100 Challenge’ı da duyurdu. Şirketin yeni nesil modüler kuantum mimarisinden yararlanarak, Heron, IBM, “buraya ne sığar?” sorusuyla kullanıcılara meydan okumayı hedefliyor. soru – bu kısıtlamalar dahilinde ne tür bir kuantum hesaplama problemi işlenebilir?
Kuantum hesaplama hakkında bildiğimiz her şey için, bu zorluktan gerçekten özel bir şey çıkabilir – mesele, insanlığın kuantum hesaplama ile sorunları çözmeye başladığında önemli kazanımlar görüp görmeyeceği meselesi değil. Bu yalnızca nasıl ve ne zaman olduğu meselesidir ve bu zorluk, IBM’e bu konuşmayı devam ettirmek için kesin bir yol sağlar. Ne de olsa şirketin Kuantum Zirvesi 2022 ile ilgili endişelerinden biri de bu.
“IBM Quantum Summit 2022, kuantum yol haritamızda ilerlerken, küresel kuantum hesaplama sektörünün evriminde çok önemli bir anı işaret ediyor. Kuantum sistemlerinin ölçeğini artırmaya ve bunları daha basit hale getirmeye devam ettikçe, IBM Quantum Başkan Yardımcısı ve IBM Üyesi Jay Gambetta, “Kuantum endüstrisinin benimsenmesi ve büyümesi” dedi. “Bizim atılımlarımız, modülerlik, iletişim ve ara katman yazılımının gelişmiş ölçeklendirme hesaplama kapasitesine ve kuantum ve klasik iş akışlarının entegrasyonuna katkıda bulunacağı kuantum merkezli süper hesaplama dediğimiz bir sonraki kuantum dalgasını tanımlar.”
Bu açıklamaların ve IBM’in kuantum geliştirme hızının (ve yol haritasına göre mükemmel yürütmenin) arkasında, şirketin süper iletken kübitler üzerindeki bahsi işe yarıyor gibi görünüyor. IBM’in gösterdiği gibi, 127 kübit Eagle’tan 433 kübit Osprey’e atlamayı sağlayan kübit yoğunluklarındaki ve tutarlılık sürelerindeki artış dışında, şirketin kuantum sistemlerini optimize etmede daha çok yol var.
Osprey şimdi uçuşa geçti, ancak IBM, kuantumun geleceğine bakmayı asla bırakmadı – ve bu, 2023, 1.121 qubit Condor ile devam ediyor.