IBM, büyük ölçekli, hataya dayanıklı kuantum bilgisayarlar oluşturmak için yol haritasını güncelledi ve pratik ve ölçeklenebilir kuantum bilgi işlem için zemin hazırladı.
Yüzlerce veya binlerce mantıksal kubit ile bu tür bir kuantum bilgisayar, yüz milyonlarca milyarlarca operasyona çalışabilir, bu da ilaç geliştirme, malzeme keşfi, kimya ve optimizasyon gibi alanlarda zaman ve maliyet verimliliğini hızlandırabilir.
Bununla birlikte, verimli bir hataya dayanıklı mimarinin yürütülmesinin başarısı, hata düzeltme kodunun seçimine ve sistemin bu kodu ölçeklendirmesini sağlamak için nasıl tasarlandığına ve oluşturulduğuna bağlıdır. Daha güçlü kuantum bilgisayarlar için gereken hata düzeltme kodları, karmaşık işlemleri gerçekleştirmek için yeterli mantıklı kubit sağlayan mümkün olmayan sayıda fiziksel kubit gerektirir.
IBM’e göre, ölçeklendirme hatası düzeltme kodu aynı zamanda ihtiyaç duyulan altyapı ve kontrol elektroniği miktarının küçük ölçekli deneylerin ve cihazların ötesinde pratik olmadığı anlamına gelir.
IBM, bisiklet mimarisi olarak bilinen kuantum hesaplamaya modüler bir yaklaşımda düşük yoğunluklu parite kontrol (LDPC) kodlarını kullanarak kuantum hata düzeltmesine yeni bir yaklaşım üzerinde manzaralarını belirledi.
IBM Başkanı ve CEO’su Arvind Krishna, “IBM, kuantum hesaplamada bir sonraki sınırı çiziyor” dedi. “Matematik, fizik ve mühendislik konusundaki uzmanlığımız, gerçek dünya zorluklarını çözecek ve iş için muazzam olasılıkların kilidini açacak olan büyük ölçekli, hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayarı için yol açıyor.”
IBM’in amacı, yararlı algoritmaların başarılı olması için yeterli hatayı bastırmak için yeterli hata toleransı sergileyen bir makine oluşturmaktır. Makine ayrıca, gerçek zamanlı olarak hesaplama yoluyla mantıksal kubitleri hazırlayabilmeli ve ölçebilmeli ve daha karmaşık algoritmalar çalıştırmak için yüzlerce veya binlerce mantıksal kubit için modüler bir ölçek sunmalıdır.
Şirket, ölçeklenebilir, hataya toleranslı bir kuantum bilgi işlem mimarisi oluşturma yaklaşımını özetleyen iki akademik makale yayınladı. Birincisi, kontrol mantığında orta yükün kullanılması ve hataya toleranslı kuantum bilgi işlem için gereken fiziksel kubit sayısını kullanarak yüksek oranlı kuantum hata düzeltme kodlarını kapsar. İkinci makale, saha programlanabilir kapı dizisi yongalarında çalıştırılan gerçek zamanlı sezgisel kod çözme kullanarak kuantum hata düzeltmesine bir yaklaşım tartışmaktadır.
IBM Quantum’daki kuantum işlemci teknolojisi başkanı Matthias Steffen, “Birlikte alındığında, bu makaleler büyük ölçekli bir hata düzeltme yaklaşımı için temel kriterleri gösterecek” dedi.
Başkan Yardımcısı IBM Quantum Jay Gambetta, “Kodu kuantum hata düzeltmesine kırdık ve ilk büyük ölçekli, hataya toleranslı kuantum bilgisayarı oluşturma planımız.”
Gambetta, IBM’in bu kavramları çalışan kuantum bilgi işlem donanımına dönüştürmek için yapacak çok işi olduğunu itiraf etti, ancak yeni nesil kuantum bilgisayarı olan Quantum Starling’e yol açıyorlar. Bu 2029 yılına kadar hazır olacak ve bugünün kuantum bilgisayarlarından 20.000 kat daha fazla işlem gerçekleştiriyor.
Poughkeepsie, New York’taki IBM Quantum Veri Merkezi’nde inşa edilecek olan Quantum Starling, şirketin 2033’te teslimat için tahsis edilen büyük ölçekli bir sistem olan Blue Jay’e doğru seyahat yönünün temellerini koyuyor. Blue Jay, karmaşık bir şekilde hesaplanarak bir milyar devre ameliyatını gerçekleştirebilecek.