Ngày Q của Bitcoin đang đến gần? Chip lượng tử mới của IBM dự kiến đạt một cột mốc mới

Tóm tắt

• IBM đã giới thiệu các bộ vi xử lý lượng tử Nighthawk và Loon vào thứ Tư.
• 120 qubit và 218 coupler của Nighthawk hỗ trợ các mạch lên đến 5,000 cổng hai qubit.
• IBM đặt mục tiêu đạt được lợi thế lượng tử được xác minh bởi cộng đồng vào năm 2026 và các cột mốc hướng tới khả năng chịu lỗi vào năm 2029.

Trung tâm Nghệ thuật, Thời trang và Giải trí của Decrypt.

Khám phá SCENE

IBM đã ra mắt các bước tiếp theo trong lộ trình của mình cho việc tính toán lượng tử thực tiễn vào thứ Tư, công bố các bộ xử lý, phần mềm và phương pháp chế tạo được nâng cấp mà họ cho biết sẽ giúp thúc đẩy lĩnh vực này tiến tới một lợi thế lượng tử được xác minh vào năm 2026 và các cột mốc trên con đường đạt được khả năng chịu lỗi vào năm 2029.

“Lợi thế lượng tử” đề cập đến thời điểm mà một máy tính lượng tử thực hiện được nhiệm vụ mà không máy tính truyền thống nào có thể so sánh. Khả năng chịu lỗi là khả năng của một máy tính lượng tử duy trì hiệu suất ổn định trước các lỗi. Nếu lộ trình của IBM đúng, thì bộ vi xử lý Nighthawk của IBM sẽ đánh dấu một bước quan trọng hướng tới một máy tính lượng tử khả thi về mặt thương mại vào cuối thập kỷ.

Mặc dù thông báo của IBM đưa điện toán lượng tử tiến gần hơn một bước đến “Ngày Q,” nhưng các bộ vi xử lý mới vẫn còn xa mới trở thành mối đe dọa đối với mã hóa bảo vệ Bitcoin.

Việc phá vỡ mã hóa đường cong elliptic của Bitcoin sẽ cần một máy tính lượng tử chịu lỗi với khoảng 2.000 qubit logic, tương đương với hàng chục triệu qubit vật lý khi tính đến việc sửa lỗi. Quantum Nighthawk là một bộ xử lý 120 qubit được thiết kế để xử lý các tính toán phức tạp hơn trong khi vẫn duy trì tỷ lệ lỗi thấp.

Tuy nhiên, Ngày Q đang đến gần. Các hệ thống Nighthawk đầu tiên dự kiến sẽ đến tay người dùng vào cuối năm 2025, với các phiên bản trong tương lai dự kiến sẽ vượt quá 1.000 qubit kết nối vào năm 2028. Con chip kết nối mỗi qubit thông qua 218 couplers có thể điều chỉnh, khoảng 20% nhiều hơn thiết kế Heron trước đó của IBM vào năm 2023. IBM cho biết kiến trúc mới cho phép các mạch phức tạp hơn khoảng 30%, hỗ trợ các phép toán lên đến 5.000 cổng hai qubit.

Nighthawk là điểm dừng tiếp theo trong lộ trình Starling của IBM, một loạt các bước được công bố vào tháng 7 nhằm cung cấp một máy tính lượng tử quy mô lớn, chống lỗi - IBM Quantum Starling - vào năm 2029. Để đạt được mục tiêu sản xuất một máy tính lượng tử có thể mở rộng cho mục đích công nghiệp, cần có những tiến bộ đáng kể trong kiến trúc mô-đun và sửa lỗi, cùng với các tiến bộ khác được dự kiến trong quá trình phát triển Starling.

Thông báo của IBM theo sau một làn sóng đầu tư mới vào điện toán lượng tử. Vào tháng Mười, Google cho biết bộ vi xử lý Willow của họ đã đạt được tốc độ lượng tử được xác nhận, hoàn thành một mô phỏng vật lý nhanh hơn bất kỳ siêu máy tính cổ điển nào. Kết quả này đã làm dấy lên nỗi lo ngại về sự an toàn lâu dài của mã hóa Bitcoin.

Để hỗ trợ tham vọng lượng tử của mình, IBM đã hợp tác với Algorithmiq, Viện Flatiron và BlueQubit để ra mắt một công cụ theo dõi lợi thế lượng tử, một nền tảng mã nguồn mở để so sánh các kết quả lượng tử và cổ điển qua các thử nghiệm chuẩn.

IBM cũng đã thông báo rằng họ đang mở rộng phần mềm Qiskit của mình để phù hợp với phần cứng mới. Công ty cho biết các mạch động trong Qiskit đã cải thiện độ chính xác lên 24% ở quy mô 100-qubit. Một giao diện C-API mới liên kết Qiskit với các hệ thống cổ điển hiệu suất cao để tăng tốc độ giảm thiểu lỗi, giảm chi phí thu được kết quả chính xác, IBM tuyên bố, hơn 100 lần.

Đến năm 2027, IBM dự định sẽ thêm các thư viện tính toán cho học máy và tối ưu hóa để giúp các nhà nghiên cứu mô hình hóa các hệ thống vật lý và hóa học.

Xây dựng hướng tới khả năng chịu lỗi

IBM cũng đã công bố tiến triển về bộ vi xử lý Quantum Loon thử nghiệm của mình, mà công ty cho biết thể hiện tất cả các thành phần phần cứng chính cần thiết cho tính toán lượng tử chịu lỗi. Kiến trúc chip dựa trên các công nghệ đã được chứng minh trong các hệ thống thử nghiệm khác, bao gồm các “c-couplers” tầm xa liên kết các qubit xa và khả năng đặt lại qubit giữa các phép toán.

Công ty báo cáo đã đạt được tốc độ gấp mười lần trong hiệu suất giải mã lỗi, đạt được việc sửa lỗi thời gian thực dưới 480 nanoseconds bằng cách sử dụng mã qLDPC—một cột mốc mà họ cho biết đã đến sớm một năm so với kế hoạch.

Để tăng tốc phát triển, IBM đã chuyển sản xuất các chip lượng tử của mình sang dây chuyền wafer 300-millimeter tại Albany NanoTech Complex ở New York. Họ cho biết, sự chuyển đổi này đã gấp đôi tốc độ nghiên cứu, tăng độ phức tạp của chip lên gấp mười lần, và cho phép phát triển và khám phá nhiều thiết kế bộ xử lý song song.

IBM cho biết các bản cập nhật đánh dấu tiến bộ liên tục hướng tới các hệ thống lượng tử có khả năng mở rộng và chịu lỗi, đồng thời cung cấp nền tảng cho các trình diễn được cộng đồng xác minh về lợi thế lượng tử trong vài năm tới.

“Chúng tôi tin rằng IBM là công ty duy nhất có vị thế để nhanh chóng phát minh và mở rộng phần mềm, phần cứng, chế tạo và sửa lỗi lượng tử để mở khóa các ứng dụng chuyển đổi,” Giám đốc Nghiên cứu IBM Jay Gambetta cho biết trong một tuyên bố.