IBM buduje komputer kwantowy całkowicie odporny na błędy. To wszystko zmieni

IBM ogłosiło ambitny plan zbudowania pierwszego na świecie wielkoskalowego, odpornego na błędy komputera kwantowego, który ma być zdolny do przeprowadzania 100 milionów operacji kwantowych przy wykorzystaniu 200 kubitów logicznych. Nowa platforma, nazwana Quantum Starling, powstanie w nowym centrum danych IBM Quantum w Poughkeepsie w stanie Nowy Jork, a jej uruchomienie zaplanowano na 2029 rok.

W odróżnieniu od klasycznych kubitów, które są podatne na błędy, kubity logiczne to jednostki informacji kwantowej stworzone poprzez połączenie wielu kubitów fizycznych z zastosowaniem kodów korekcji błędów. Mają one za zadanie ograniczyć wpływ zakłóceń i błędów pomiarowych, które dotychczas znacząco ograniczały możliwości komputerów kwantowych.

IBM zapowiada, że Quantum Starling osiągnie moc obliczeniową 20 000 razy większą niż współczesne maszyny kwantowe.

IBM zapowiada, że Quantum Starling osiągnie moc obliczeniową 20 000 razy większą niż współczesne maszyny kwantowe. Według firmy, stan obliczeniowy komputera Starling potrzebna byłaby pamięć większa niż mają razem wszystkie superkomputery świata – pomnożona przez kwintdecylion (jedynka z 48 zerami).

Kodowanie qLDPC: przełom w korekcji błędów

Jednym z kluczowych wyzwań w budowie komputerów kwantowych pozostaje korekcja błędów, która na większą skalę wymagałaby obecnie setek tysięcy kubitów fizycznych na jeden logiczny. IBM pracuje jednak nad nowatorskim podejściem, a mianowicie kodowaniem qLDPC (quantum Low-Density Parity Check), które pozwala znacząco ograniczyć to zapotrzebowanie sprzętowe, zmniejszając liczbę wymaganych kubitów nawet o 90%.

Równolegle trwają prace nad bardziej efektywnym dekodowaniem informacji z kubitów fizycznych, którego celem jest korekcja błędów w czasie rzeczywistym, wspomagana klasycznymi systemami komputerowymi. IBM opublikował już wstępne prace naukowe opisujące oba podejścia.

Plan rozwoju do 2029 roku

Budowa Quantum Starling jest podzielona na trzy kluczowe etapy:

• 2024 – testy komponentów architektury i pierwsze eksperymenty z kodowaniem qLDPC;
• 2026 – opracowanie i wdrożenie modułowego procesora kwantowego;
• 2027 – połączenie dwóch takich modułów przy użyciu tzw. L-couplerów, które pozwolą na entanglement (splątanie kwantowe) pomiędzy jednostkami, niczym w rozproszonym systemie.

Celem IBM jest stworzenie fundamentu pod praktyczne, skalowalne komputery kwantowe, które nie tylko przewyższą możliwości klasycznych superkomputerów, ale będą również odporne na błędy i gotowe do rozwiązywania rzeczywistych problemów naukowych, przemysłowych i społecznych.