IBM מתכננת לחבר שני מעבדים קוונטיים למערכת של 1,040 קיוביטים
Nighthawk r3 מיועד ל-520 קיוביטים הניתנים לתכנות ול-10,000 פעולות, עם עשרה מחברים בין שבבים; מפת הדרכים של החברה מציבה מחשב עמיד לשגיאות ב-2029
IBM הכריזה על מעבד Nighthawk r3, המיועד לשאת 520 קיוביטים הניתנים לתכנות ולבצע 10,000 פעולות קוונטיות, עם עשרה מחברי L שמאפשרים לחבר שבבים נפרדים למערכת אחת. ב-2027 מתכננת החברה לקשור שני מעבדים כאלה למכונה של 1,040 קיוביטים, ולעבור מהרחבה של שבב בודד לארכיטקטורה מודולרית.
על השבב עצמו מותקנים 2,034 קיוביטים פיזיים, ומתוכם 520 ניתנים לתכנות. היתרה מיועדת לבקרה ולאתחול של היחידות שעליהן רץ החישוב, והמבנה הפנימי ממשיך את הרשת הריבועית של מעבד r2, שבה כל קיוביט מחובר לעד ארבעה שכנים.
IBM כבר הדגימה חיבור מודולרי כשחיברה מעבדי Nighthawk r1 באמצעות ארבעה מחברי L, והגיעה להעברת מצב קוונטי בדיוק של 99.3%, בדרך ליעד של 99.9%. בד בבד חוברו שני מודולים קריוגניים למערכת אחת, שהגיעה לטמפרטורת הפעלה בתוך פחות מחמישה ימים והתקררה אל מתחת ל-15 מילי-קלווין. מעבד Condor שהוצג בעבר כבר הגיע ליותר מ-1,000 קיוביטים על שבב אחד, והכיוון הנוכחי שם את המשקל על דיוק ועל מהירות בחיבור בין מודולים, לצד הגידול במספר הקיוביטים. החיבורים האלה נועדו להתמודד עם מגבלות ייצור, חיווט וקירור שמתעצמות ככל שגדל מספר הקיוביטים על פרוסה אחת. להרחבה: דיוק של 99%: כך חיברה IBM שני שבבים קוונטיים בכבל של 80 סנטימטר.
Nighthawk r2, מעבד עם 120 קיוביטים, מסוגל לבצע יותר מ-7,500 פעולות בדיוק שמתאים לחישוב מדעי, בקצב שמגיע ל-100,000 דגימות בשנייה. עומסי עבודה מורכבים דורשים מיליונים עד מיליארדים של דגימות, וכל הרצה של מעגל קוונטי מחזירה תוצאה אחת, ולכן הקצב הופך לתנאי מעשי לעלות וללוח הזמנים. לקוחות ושותפים, בהם E.ON, Algorithmiq ו-Q-CTRL, הריצו על המעבד 34 מיליארד מעגלים ודיווחו על האצה של עד פי 19 לעומת מעבדים קודמים של החברה. E.ON רשמה האצה פי 15 בלמידת מכונה קוונטית לאופטימיזציה של רשת החשמל, וניסוי משותף עם המעבדה הלאומית אוק רידג' לסימולציה של חומרים מגנטיים הושלם פי 12 מהר יותר מהעבודה הקודמת על מעבד Heron. ניסוי של Algorithmiq שעבר ל-r2 רץ פי 8 מהר יותר, ובמקביל נדרש פי 240 יותר זיכרון כדי לשחזר דיוק דומה בשיטות קלאסיות מובילות מבוססות רשתות טנזור.
IBM התחייבה להשקיע יותר מ-10 מיליארד דולר במחקר ובייצור קוונטי בדרך למחשב עמיד לשגיאות ב-2029. במקביל, אנדרון של IBM קיבלה מענק של מיליארד דולר ממשרד המסחר האמריקאי להפעלת מפעל פרוסות קוונטיות באולבני שבניו יורק, והחברה התחייבה להשקעה מקבילה בהיקף דומה. להרחבה: IBM תשקיע יותר מ-10 מיליארד דולר במחשוב קוונטי עד 2029.
מפת הדרכים של החברה מציבה ב-2029 מערכת בשם Starling, שתוכננה לבצע 100 מיליון פעולות על 200 קיוביטים לוגיים, כלומר יעד שנמצא בטווח של שנים. במקביל מחברת פלטפורמת IBM Quantum בין מחשוב קוונטי למחשבי-על קלאסיים בסביבה מנוהלת אחת, לרבות עבודת תכנון משותפת עם המעבדה הלאומית אוק רידג' ועם AMD לתיקון שגיאות תוך כדי ריצה, עם הצבת מעבד Nighthawk לצד מערכת העל Umbra. בסביבה המשותפת השלימו מדענים של IBM ושל מכון RIKEN זרימת עבודה לחישוב אלכסון קוונטי על בסיס דגימות פי 5 מהר יותר, עם פי 100 יותר חישובים לעומת המחקר המקורי.
תיקון השגיאות ממשיך להכתיב את קצב ההתקדמות: כל קיוביט לוגי יציב דורש קיוביטים פיזיים רבים, ועומסי עבודה רחבים נשענים גם על מחשוב קלאסי שמפענח ומתקן תוך כדי ריצה. Nighthawk r3 נועד להגדיל את מספר הקיוביטים ואת היקף הפעולות במכונה מחוברת אחת, כשלב בדרך למערכת Starling. להרחבה: תיקון שגיאות קוונטי: המחסום שמפריד בין הדגמה מרשימה למחשב שימושי.
