Біткойн Q-Day на горизонті? Новий квантовий чіп IBM очікується досягти ще одного рубежу

Коротко

• IBM представила квантові процесори Nighthawk та Loon у середу.
• 120 кубітів та 218 з'єднувачів Nighthawk підтримують схеми до 5000 двокубітних воріт.
• IBM прагне до спільноти, яка перевірить квантову перевагу до 2026 року, та досягти етапів у напрямку стійкості до помилок до 2029 року.

Центр мистецтв, моди та розваг Decrypt.

Відкрийте SCENE

IBM представила наступні кроки на своєму шляху до практичних квантових обчислень у середу, презентуючи вдосконалені процесори, програмне забезпечення та методи виготовлення, які, за її словами, допоможуть просунути цю галузь до підтвердженої квантової переваги до 2026 року та досягнення певних етапів на шляху до стійкості до помилок до 2029 року.

“Квантова перевага” відноситься до моменту, коли квантовий комп'ютер виконує завдання, яке не може виконати жоден традиційний комп'ютер. Устойчивість до помилок - це здатність квантового комп'ютера зберігати свою продуктивність стабільною в умовах помилок. Якщо дорожня карта IBM справджується, то процесор IBM Nighthawk стане важливим кроком до комерційно життєздатного квантового комп'ютера до кінця десятиліття.

Хоча оголошення IBM наближає квантові обчислення до “Q-Дня”, нові процесори все ще далекі від загрози шифруванню, що захищає Bitcoin.

Зломати криволінійну криптографію Bitcoin вимагатиме стійкого до збоїв квантового комп'ютера з приблизно 2000 логічними кубітами, що еквівалентно десяткам мільйонів фізичних кубітів після врахування корекції помилок. Квантовий Нагхок є процесором на 120 кубітів, розробленим для обробки більш складних обчислень при низьких показниках помилок.

Все ж, День Q наближається. Перші системи Nighthawk очікуються у користувачів до кінця 2025 року, а майбутні ітерації прогнозуються, що перевищать 1,000 підключених кубітів до 2028 року. Чіп підключає кожен кубіт через 218 регульованих сполучників, приблизно на 20% більше, ніж попередній дизайн IBM Heron у 2023 році. IBM заявила, що нова архітектура дозволяє схемам бути приблизно на 30% складнішими, підтримуючи обчислення до 5,000 двох-кубітних воріт.

Nighthawk є наступною контрольної точкою в дорожній карті Starling компанії IBM, серії кроків, оголошених у липні для створення великомасштабного, стійкого до збоїв квантового комп'ютера — IBM Quantum Starling — до 2029 року. Досягнення мети виробництва масштабованого квантового комп'ютера для промислового використання вимагає значних досягнень у модульній архітектурі та виправленні помилок, серед інших вдосконалень, передбачених у розвитку Starling.

Оголошення IBM відбулося на фоні нового потоку інвестицій у квантові обчислення. У жовтні Google заявила, що її процесор Willow досяг підтвердженого квантового прискорення, завершивши фізичну симуляцію швидше, ніж будь-який відомий класичний суперкомп'ютер. Цей результат відновив побоювання щодо довгострокової безпеки шифрування Bitcoin.

Щоб підтримати свої амбіції в галузі квантових технологій, IBM уклала партнерство з Algorithmiq, Flatiron Institute та BlueQubit для запуску трекера квантової переваги, відкритої платформи для порівняння квантових і класичних результатів у межах бенчмаркових експериментів.

IBM також оголосила, що розширює своє програмне забезпечення Qiskit, щоб відповідати новому апаратному забезпеченню. Компанія повідомила, що динамічні схеми в Qiskit покращили точність на 24% на масштабі 100 кубітів. Новий інтерфейс C-API зв'язує Qiskit з високопродуктивними класичними системами для прискорення пом'якшення помилок, зменшуючи, як стверджує IBM, вартість отримання точних результатів більш ніж у 100 разів.

До 2027 року компанія IBM планує додати обчислювальні бібліотеки для машинного навчання та оптимізації, щоб допомогти дослідникам моделювати фізичні та хімічні системи.

Побудова до стійкості до збоїв

IBM також оголосила про прогрес у своєму експериментальному процесорі Quantum Loon, який, за словами компанії, демонструє всі ключові апаратні компоненти, необхідні для стійких до помилок квантових обчислень. Архітектура чіпа ґрунтується на технологіях, які вже були перевірені в інших тестових системах, включаючи далекі “c-couplers”, які з'єднують віддалені кубіти, та можливість скидання кубітів між операціями.

Компанія повідомила про десятикратне прискорення в продуктивності декодування помилок, досягнувши виправлення в режимі реального часу за 480 наносекунд, використовуючи коди qLDPC — це досягнення, яке, за її словами, сталося на рік раніше запланованого терміну.

Щоб прискорити розвиток, IBM перенесла виробництво своїх квантових чіпів на лінію 300-міліметрових пластин у комплексі Albany NanoTech у Нью-Йорку. За її словами, перехід подвоїв швидкість досліджень, збільшив складність чіпів у десять разів і дозволив розробляти та вивчати кілька дизайнів процесорів паралельно.

IBM повідомила, що оновлення позначає подальший прогрес у напрямку масштабованих, стійких до збоїв квантових систем та забезпечує основу для перевірених спільнотою демонстрацій квантової переваги в найближчі кілька років.

“Ми вважаємо, що IBM є єдиною компанією, яка здатна швидко винаходити та масштабувати квантове програмне забезпечення, апаратуру, виготовлення та корекцію помилок, щоб розкрити трансформаційні застосування,” – сказав директор IBM Research Джей Гамбетта у заяві.