Биткойн Q-День на горизонте? Новый квантовый чип IBM ожидается, что достигнет очередного рубежа

Вкратце

• IBM представила квантовые процессоры Nighthawk и Loon в среду.
• 120 кубитов и 218 соединителей Nighthawk поддерживают схемы до 5000 двухкубитных вентилей.
• IBM стремится к общинно-подтвержденному квантовому преимуществу к 2026 году и к достижениям в области отказоустойчивости к 2029 году.

Центр искусства, моды и развлечений Decrypt.

Откройте SCENE

IBM представила следующие шаги на своем дорожном плане для практического квантового вычисления в среду, продемонстрировав обновленные процессоры, программное обеспечение и методы производства, которые, по ее словам, помогут продвинуть область к проверенному квантовому преимуществу к 2026 году и к достижениям на пути к отказоустойчивости к 2029 году.

“Квантовое преимущество” относится к моменту, когда квантовый компьютер выполняет задачу, которую не может выполнить ни один традиционный компьютер. Устойчивость к ошибкам — это способность квантового компьютера сохранять стабильную производительность в условиях ошибок. Если дорожная карта IBM сбудется, то процессор IBM Nighthawk станет важным шагом к коммерчески жизнеспособному квантовому компьютеру к концу десятилетия.

Хотя объявление IBM приближает квантовые вычисления к “Дню Q”, новые процессоры все еще далеки от угрозы шифрованию, защищающему Биткойн.

Взлом эллиптической кривой криптографии Биткойна потребует квантового компьютера с устойчивостью к ошибкам, имеющего примерно 2000 логических кубитов, что эквивалентно десяткам миллионов физических кубитов с учетом исправления ошибок. Quantum Nighthawk — это 120-кубитный процессор, предназначенный для выполнения более сложных вычислений при поддержании низких уровней ошибок.

Тем не менее, день Q приближается. Первые системы Nighthawk ожидаются у пользователей к концу 2025 года, а будущие итерации, как предполагается, превысят 1 000 подключенных кубитов к 2028 году. Чип соединяет каждый кубит через 218 настраиваемых соединителей, что примерно на 20% больше, чем в предыдущем проекте Heron от IBM в 2023 году. IBM заявила, что новая архитектура позволяет создавать схемы примерно на 30% более сложные, поддерживая вычисления до 5 000 двухкубитных вентилей.

Nighthawk является следующим ориентиром в дорожной карте IBM Starling, серии шагов, объявленных в июле для создания крупномасштабного, устойчивого к сбоям квантового компьютера — IBM Quantum Starling — к 2029 году. Достижение цели по производству масштабируемого квантового компьютера для промышленного использования требует значительных успехов в модульной архитектуре и коррекции ошибок, среди других ожидаемых достижений в развитии Starling.

Объявление IBM последовало за волной новых инвестиций в квантовые вычисления. В октябре Google заявила, что её процессор Willow достиг подтверждённого квантового увеличения скорости, завершив физическую симуляцию быстрее, чем любой известный классический суперкомпьютер. Этот результат возобновил опасения по поводу долгосрочной безопасности шифрования Bitcoin.

Чтобы поддержать свои амбиции в области квантовых технологий, IBM сотрудничала с Algorithmiq, Flatiron Institute и BlueQubit для запуска трекера квантового преимущества, открытой платформы для сравнения квантовых и классических результатов в различных эталонных экспериментах.

IBM также объявила, что расширяет свое программное обеспечение Qiskit, чтобы соответствовать новому оборудованию. Компания сообщила, что динамические схемы в Qiskit повысили точность на 24% на уровне 100 кубитов. Новый интерфейс C-API связывает Qiskit с высокопроизводительными классическими системами для ускорения снижения ошибок, что, по утверждению IBM, снижает стоимость получения точных результатов более чем в 100 раз.

К 2027 году IBM планирует добавить вычислительные библиотеки для машинного обучения и оптимизации, чтобы помочь исследователям моделировать физические и химические системы.

Построение устойчивости к сбоям

IBM также объявила о прогрессе в своем экспериментальном процессоре Quantum Loon, который, по словам компании, демонстрирует все ключевые аппаратные компоненты, необходимые для безотказных квантовых вычислений. Архитектура чипа основывается на технологиях, которые уже были проверены в других тестовых системах, включая дальнодействующие “c-couplers”, которые связывают удаленные кубиты, и возможность сбрасывать кубиты между операциями.

Компания сообщила о десятикратном увеличении скорости декодирования ошибок, достигнув коррекции в реальном времени за 480 наносекунд с использованием кодов qLDPC — веха, которую она заявила, что достигла на год раньше срока.

Чтобы ускорить разработку, IBM перенесла производство своих квантовых чипов на линию 300-миллиметровых пластин в Albany NanoTech Complex в Нью-Йорке. По ее словам, этот переход удвоил скорость исследований, увеличил сложность чипов в десять раз и позволил разрабатывать и исследовать несколько проектов процессоров параллельно.

IBM заявила, что обновления являются продолжением прогресса в направлении масштабируемых, отказоустойчивых квантовых систем и предоставляют основу для общинно проверенных демонстраций квантового преимущества в следующие несколько лет.

“Мы считаем, что IBM является единственной компанией, которая способна быстро изобретать и масштабировать квантовое программное обеспечение, оборудование, производство и коррекцию ошибок для открытия трансформирующих приложений,” сказал директор IBM Research Джей Гамбетта в заявлении.