IBM планирует создать квантовый компьютер на 100 000 кубит

Квантово-ориентированные суперкомпьютеры — это совершенно новая и на данный момент нереализованная эра высокопроизводительных вычислений.

Система на 100 000 кубитов послужит основой для решения некоторых из самых насущных мировых проблем, которые, возможно, никогда не смогут решить даже самые современные суперкомпьютеры.

Например, такая мощная квантовая система может открыть совершенно новое понимание химических реакций и динамики молекулярных процессов.

В свою очередь, это может позволить исследователям помочь в изучении изменения климата путем моделирования более совершенных методов улавливания углерода; найти материалы для создания аккумуляторов для электромобилей и энергосистем, чтобы сделать их более чистыми и устойчивыми; и откройте для себя более эффективные и энергоэффективные удобрения.

Чтобы внедрить эту мощную новую парадигму, инициируется глобальное сотрудничество и активизация талантов и ресурсов в различных отраслях и исследовательских учреждениях. В партнерстве с Чикагский университет, Токийский университети более широкой глобальной экосистемы IBM, IBM будет работать в течение следующего десятилетия над совершенствованием базовых технологий для этой системы, а также над проектированием и созданием необходимых компонентов в масштабе.

Визуальный рендеринг квантово-ориентированного суперкомпьютера IBM Quantum на 100 000 кубитов, запуск которого ожидается к 2033 году. (Источник: IBM)

В будущем IBM намерена расширить это партнерство, включив в него Аргоннскую национальную лабораторию и Фермилабскую национальную ускорительную лабораторию, обе из которых являются членами Чикагской квантовой биржи и содержат два соответствующих квантовых центра Министерства энергетики.

Важно отметить, что две лаборатории предлагают возможности и опыт, которые могут способствовать внедрению технологий, предусмотренных в гонке по созданию квантово-ориентированного суперкомпьютера.

«В течение последних нескольких лет IBM была в авангарде внедрения квантовых технологий в мир», — сказал Арвинд Кришна, председатель и главный исполнительный директор IBM. «Мы добились значительного прогресса в реализации нашей дорожной карты и миссии по глобальному внедрению полезной квантовой технологии, настолько, что теперь мы можем вместе с нашими партнерами действительно начать исследовать и разрабатывать новый класс суперкомпьютеров, основанный на квантовых вычислениях».

«Достижение масштабных прорывов в квантовых технологиях требует глубоко укоренившегося и продуктивного сотрудничества по всему миру и между широким кругом отраслевых, академических и государственных партнеров», — сказал он. Пол АливисатосПрезидент Чикагский университет. «Квантовая информатика и технологии находятся на перекрестке, где фундаментальные открытия и технические инновации объединятся для создания настоящих прорывов. Чикагский университет очень рад стать партнером в этом начинании».

«Мы ожидаем, что наше партнерство приведет к научным прорывам, ускорению внедрения квантовых вычислений в грядущую эпоху и активному участию в решении важнейших социальных проблем человечества. Мы также стремимся внести свой вклад в реализацию лучшего будущего общества, взращивая разнообразные таланты», — сказал доктор. Теруо ФуджиПрезидент Токийский университет.

Ожидается, что планы по созданию этого квантово-ориентированного суперкомпьютера будут включать инновации на всех уровнях вычислительного стека и охватывать конвергенцию областей квантовых вычислений и квантовой связи, а также бесшовную интеграцию квантовых и классических рабочих процессов через гибридное облако. .

Поскольку такой компьютер никогда раньше не производился, первым шагом будет создание чертежа. Проект должен будет интегрировать классические компьютеры и квантовые компьютеры, что на сегодняшний день является сложной задачей, а также открыть новые горизонты в области квантовых коммуникаций и вычислительных технологий.

Основа этой системы будет включать этапы, которые IBM уже обозначила в своем Дорожная карта квантового развития. Это включает в себя возможность масштабирования и подключения растущего числа квантовых процессоров через квантовые межсоединения, а также технологию уменьшения ошибок для полного использования шумных, но мощных квантовых процессоров.

К концу 2023 года IBM намерена представить три краеугольных камня своей необходимой архитектуры для квантово-ориентированных суперкомпьютеров. Одним из них является новый 133-кубитный процессор IBM Heron. Этот процессор представляет собой полную переработку предыдущих поколений квантовых процессоров IBM с новым двухкубитным вентилем, обеспечивающим более высокую производительность. Он также будет совместим с будущими расширениями, позволяющими использовать модульные подключенные процессоры для увеличения размера компьютера.

Второй — введение IBM Quantum System Two. Новая флагманская система спроектирована как модульная и гибкая, что позволяет вводить элементы масштабирования в ее базовые компоненты, включая классическую управляющую электронику и криогенную инфраструктуру проводки высокой плотности. Планируется, что эта система будет запущена к концу 2023 года.

В-третьих, это внедрение промежуточного программного обеспечения для квантов, набора инструментов для запуска рабочих нагрузок как на классических, так и на квантовых процессорах. Сюда входят инструменты для декомпозиции, параллельного выполнения и реконструкции рабочих нагрузок для обеспечения эффективных масштабных решений.

В течение следующего десятилетия IBM планирует работать с университетскими партнерами и своей всемирной квантовой экосистемой, чтобы улучшить способы подключения своих квантовых процессоров через квантовые межсоединения. Эта работа будет направлена ​​на обеспечение высокоэффективных и высокоточных межпроцессорных квантовых операций, а также создание надежной, гибкой и доступной инфраструктуры системных компонентов, позволяющей масштабировать до 100 000 кубитов.

Сотрудничество IBM с Чикагский университет будет основываться на Чикаго сильные стороны области в квантовых исследованиях. Чикагский университет зародила квантовую экосистему региона более десяти лет назад, приняв решение сделать квантовые технологии центром внимания того, что сейчас называется Притцкеровской школой молекулярной инженерии. Чикаго возможно, стал одним из ведущих мировых центров исследований в области квантовых технологий и домом для одной из крупнейших квантовых сетей в стране.

Ученые из Чикагский университетЧикагская квантовая биржа со штаб-квартирой, в которую входят Аргоннская национальная лаборатория и Фермилабская национальная ускорительная лаборатория, четыре университета, более 40 отраслевых партнеров и исследователи из других академических учреждений мирового уровня в регионе, будет продолжать расширять понимание и использование квантовых технологий.

Совместно с IBM исследователи из Токийский университет продвигают такие темы, как подробный анализ шума глубоко внутри квантовых процессоров, разработка эффективных вычислений для квантового искусственного интеллекта и моделирование квантовой химии с помощью классических квантовых гибридных вычислений.

Чтобы узнать больше о пути к квантово-ориентированному суперкомпьютеру на 100 000 кубитов, прочитайте Блог об исследованиях IBM.