IBM revelou um novo computação quântica arquitetura que diz que reduzirá o número de qubits necessário para Correção de erro. O avanço sustentará seu objetivo de Construindo um computador quântico tolerante a falhas em larga escala e tolerante a falhaschamado Starling, que estará disponível para os clientes até 2029.
Devido à falta de confiabilidade inerente dos qubits (o equivalente quântico de bits) que computadores quânticos são construídos, a correção de erros será crucial para a criação de dispositivos confiáveis e em larga escala. Abordagens de correção de erro Espalhe cada unidade de informação em muitos qubits físicos para criar “qubits lógicos”. Isso fornece redundância contra erros em qubits físicos individuais.
Uma das abordagens mais populares é conhecida como código de superfície, que requer cerca de 1.000 qubits físicos para compensar um qubit lógico. Essa foi a abordagem focada na IBM inicialmente, mas a empresa acabou percebendo que criar o hardware para apoiá -lo era um “sonho de tubulação de engenharia”. Jay Gambettao vice -presidente da IBM Quantum, disse em um briefing de imprensa.
Por volta de 2019, a empresa começou a investigar alternativas. Em um papel publicado em Natureza No ano passado, os pesquisadores da IBM descreveram um novo esquema de correção de erro chamado códigos de verificação de paridade de baixa densidade quântica (QLDPC) que exigiriam aproximadamente um décimo do número de qubits que os códigos de superfície precisam. Agora, a empresa revelou uma nova arquitetura de computação quântica Isso pode realizar essa nova abordagem.
“Nós quebramos o código para Correção de erro quântico E é nosso plano construir a primeira escala em larga escala, tolerante a falhas Quantum Computer ”, disse Gambetta, que também é membro da IBM.“ Nos sentimos confiantes de que agora é uma questão de engenharia para construir essas máquinas, em vez de ciência ”.
IBM revela o novo roteiro quântico
A IBM dará o primeiro passo para realizar essa arquitetura ainda este ano com um processador chamado Loon. Este chip apresentará acopladores que podem conectar qubits distantes no mesmo chip, o que é fundamental para a implementação dos códigos QLDPC. Essas interações “não locais” são o que torna a abordagem mais eficiente que o código de superfície, que depende apenas de qubits se comunicando com seus vizinhos.
De acordo com um roteiro Lançado juntamente com detalhes da nova arquitetura, a empresa planeja construir um processador subsequente chamado Kookaburra em 2026 que contará com uma unidade de processamento lógico e um memória quântica. Esta será a primeira demonstração do tipo de módulo básico do qual os sistemas subsequentes serão construídos. No ano seguinte, a IBM planeja vincular dois desses módulos para criar um dispositivo chamado Cockatoo.
O roteiro não detalha quantos módulos serão usados para criar Starling, a oferta comercial planejada da IBM, mas o computador apresentará 200 Qubits lógicos e ser capaz de executar 100 milhões de operações quânticas. Exatamente quantos qubits físicos serão necessários ainda está para ser finalizada, dito Matthias SteffenIBM Bellow, que lidera a equipe de tecnologia do processador quântico. Mas a nova arquitetura provavelmente exigirá da ordem de várias centenas de qubits físicos para criar 10 qubits lógicos, acrescentou.
A IBM planeja construir o Starling até 2028, antes de disponibilizá -lo na nuvem no ano seguinte. Ele estará alojado em um novo data center quântico em Poughkeepsie, NY, e estabelecerá as fundações para o sistema final no atual roteiro da IBM, uma máquina lógica de 2.000 qubit com codinome Jay Blue Jay.
A nova arquitetura da IBM é um avanço significativo em relação à sua tecnologia anterior, diz Mark Horvathum analista de vice -presidente em Gartnerque foi informado antes do anúncio. O aumento da conectividade do novo chip o torna substancialmente mais poderoso e é apoiado por avanços significativos na fabricação 3D. E se ajudar a IBM a atingir 200 qubits lógicos, isso traria computadores quânticos para o domínio da solução de problemas práticos, diz Horvath.
No entanto, Horvath acrescenta que a abordagem modular que a IBM está apostando para chegar lá pode ser desafiadora. “Essa é uma tarefa muito complicada”, diz ele. “Acho que acabará por funcionar. É apenas, está muito mais longe do que as pessoas pensam que é”.
Um dos maiores obstáculos restantes é melhorar as fidelidades do portão em todo o dispositivo. Para implementar com êxito essa nova arquitetura, as taxas de erro precisam cair por uma ordem de magnitude, admitiu Steffen, da IBM, embora a empresa esteja confiante de que isso é alcançável. Um dos principais caminhos para a frente será melhorar os tempos de coerência dos qubits subjacentes, que se refere a quanto tempo eles podem manter seu estado quântico. “Temos evidências de que este é realmente um dos principais gargalos para melhorar os erros do portão”, diz Steffen.
Em dispositivos de teste isolados, a IBM conseguiu aumentar os tempos médios de coerência para 2 milissegundos, mas traduzir isso para chips maiores não é direto. Steffen disse que a empresa fez recentemente progredir com seus chips de garça, passando de 150 a 250 microssegundos.
Desafios significativos de engenharia também permanecem no suporte à infraestrutura, disse Steffen, incluindo conectores que vinculam diferentes partes do sistema e amplificadores. Mas uma grande vantagem da nova arquitetura é que ela requer muito menos componentes devido ao número reduzido de qubits físicos. “Essa é uma das razões pelas quais estamos tão empolgados com esses códigos QLDPC, porque também reduz toda a sobrecarga de processador não-intervalo”, diz ele.
Esta história foi atualizada em 10 de junho de 2025 para corrigir alguns detalhes do roteiro atual da IBM.
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