今週、 IBMが発表 ピカピカの新しい量子コンピューターのペア。
同社の Condor プロセッサは、1,000 量子ビットを超える量子チップとしては初めてのものであり、ほんの数年前であれば大きな見出しになったであろう偉業です。 しかし今年初めに、あるスタートアップが、 アトム・コンピューティング、1,180量子ビットの量子コンピューターを発表 別のアプローチを使用します。 そしてIBMは、Condorが高品質の量子ビットを大規模に確実に生成できることを実証していると述べているが、これはおそらく同社が製造する単一チップとしては今後XNUMX年間のいつかまで最大となるだろう。
IBMは各チップに詰め込まれた量子ビットの数を増やすのではなく、保有する量子ビットを最大限に活用することに注力するだろう。 この点で、発表された XNUMX 番目のチップ Heron は未来です。
Heron の量子ビットは Condor より少なく (わずか 133) ありますが、大幅に高速でエラーが発生しにくくなっています。 同社は、これらの小型チップのいくつかを組み合わせて、スマートフォンに電力を供給するマルチコアプロセッサのような、ますます強力なシステムを構築することを計画しています。 これらの最初のシステム XNUMX も今週発表され、リンクされた XNUMX つの Condor チップが含まれています。
IBM もアップデートしました 量子ロードマップは、2033 年までの主要なエンジニアリングのマイルストーンのタイムラインです。特に、同社は 2029 年までにフォールトトレラントな量子コンピューターを完成させることを目指しています。このマシンは、期待されているような複雑な量子アルゴリズムを実行するには十分な大きさではありません。 ワンデイブレイク標準暗号化。 それにしても、大胆な約束だ。
量子補正
実用的な量子コンピューターは、古典的なコンピューターでは解決できない問題に取り組むことができるようになります。 しかし、今日のシステムはその夢を実現するにはあまりにも小さく、エラーが多すぎます。 そこに到達するために、エンジニアはエラー修正と呼ばれるソリューションに取り組んでいます。
量子ビットは量子コンピューターの基本単位です。 ラップトップでは、情報の基本単位は、オンまたはオフのトランジスタによって表される 1 または 0 です。 量子コンピューターでは、情報の単位は 1、0、または (量子の奇妙さのおかげで) XNUMX つの組み合わせです。 物理コンポーネントは、原子、電子、またはワイヤの小さな超伝導ループです。
後者を選択したIBMは、ワイヤーのループ、つまりトランスモンを絶対零度に近い温度まで冷却し、量子状態に置くことで量子コンピューターを製造している。 ここが問題です。 量子ビットは非常に壊れやすく、計算中にこれらの量子状態から簡単に外れてしまいます。 これにより、今日のマシンの信頼性が低下するエラーが発生します。
この問題を解決する XNUMX つの方法は、エラーを最小限に抑えることです。 IBM はここで進歩を遂げました。 Heron は、新しいハードウェアを使用して、システムが量子ビットのペアを量子状態に置く速度 (「ゲート」として知られる操作) を大幅に高速化し、発生して隣接する量子ビットに広がるエラーの数を制限します (研究者はこれを「クロストーク」と呼んでいます)。 ）。
「それは美しい装置です」とガンベッタ 言われ Ars Technicaの。 「以前のデバイスよりも XNUMX 倍優れており、誤差ははるかに少なく、クロストークは実際には測定できません。」
しかし、エラーを完全になくすことはできません。 将来的には、冗長性も重要になります。
量子ビットのグループ間で情報を分散させることで、XNUMX つのエラーの影響を軽減し、グループ内のエラーをチェックして修正することもできます。 これらの誤り訂正された「論理量子ビット」の XNUMX つを形成するには複数の物理量子ビットが必要なため、有用な計算を完了するには非常に多くの物理量子ビットが必要になります。 だからこそスケールが重要なのです。
ソフトウェアも役立ちます。 IBMは、今年初めに発表したエラー軽減と呼ばれる技術をすでに採用しており、発生する可能性のあるエラーをシミュレートし、計算から差し引くものです。 彼らはまた、 論理量子ビット内の物理量子ビットの数を減らす誤り訂正方法 ほぼ一桁違います。 しかし、これには高度な形式の量子ビット間の接続が必要であり、これが今後の最大の課題となる可能性があります。
「それらを結び付ける必要があります」とIBMの上級副社長兼研究ディレクターのダリオ・ギル氏は述べています。 言われ ロイター通信社。 「実際に実行するには、これらのことの多くを一緒に行う必要があります。 そうでなければ、それはただの紙上の練習になってしまうからです。」
路上
IBM が業界でユニークなのは、XNUMX 年先を見据えたロードマップを発行していることです。
これは危険に思えるかもしれないが、今日まで彼らはそれに固執してきた。 Condor と Heron のニュースと並行して、IBM は ロードマップの更新版.
来年、5,000 回のゲート操作が可能な Heron のアップグレード バージョンをリリースする予定です。 サギの次はフラミンゴです。 彼らは、これらの Flamingo チップのうち 1,000 つを、50 量子ビットを超える単一システムにリンクします。 また、Flamingo のゲート数を 15,000 年に 2028 に達するまで、毎年約 XNUMX% ずつ増加させる計画です。並行して、同社はメモリから始めて、通信とゲートに進むエラー修正にも取り組む予定です。
これらすべては、200 年に Starling と呼ばれる 2029 量子ビットのフォールトトレラント チップで頂点に達し、ゲート動作は 100 億に飛躍します。 ムクドリは 2033 年に、より大きなブルージェイクに取って代わられるでしょう。
ハイゼンベルクの競馬
最もオープンにしているのは IBM かもしれませんが、その野望を抱いているのは IBM だけではありません。
Google は同じタイプの量子コンピューターを追求しており、ここ数年はスケーリングよりもエラー訂正に重点を置いています。 さらに、完全に他の種類の量子コンピューターもあり、量子ビットとして荷電イオンを使用するものや、光子、電子、またはアトム コンピューティングのように中性原子を使用するものもあります。 各アプローチにはトレードオフがあります。
「結局のところ、量子プロセッサのパフォーマンスを比較するためのシンプルな一連の指標があります」と IBM の量子システム担当ディレクター、ジェリー・チョウ氏は述べています。 言われ 寸前。 「スケールです。どれくらいの量子ビットに達して確実に構築できるでしょうか? 品質: 演算や計算を実行できる量子ビットはどれくらいの期間存続しますか? そして速度: これらの量子プロセッサを介して実際に実行と問題をどれくらい速く実行できるでしょうか?」
アトム コンピューティングでは、中性原子が同一であるため、製造上の欠陥の可能性が排除され、ワイヤレスで制御でき、室温で動作するため、中性原子が好まれます。 Chow 氏は、中性原子空間では興味深いことが起こっているが、速度が欠点であることに同意します。 「結局はそのスピードに尽きる」と彼は語った。 「イオンでも原子でも、これらの実際の原子アイテムを手に入れると、クロックレートが悪影響を及ぼします。」
真実は、このレースはまだ勝てておらず、まだしばらくは勝てないということです。 新たな進歩や予期せぬ課題によって、状況が一変する可能性があります。 しかしチョウ氏は、自社のアプローチに対する同社の自信こそが10年先を見据えることを可能にしていると語った。
「そして私にとっては、この10年間でさらに進化し続けるイノベーションが起こり、時間が経つにつれてさらに魅力的なものになる可能性があるということです。 そしてそれがまさにテクノロジーの性質なのです」と彼は語った。
画像のクレジット： IBM
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- 情報源： https://singularityhub.com/2023/12/06/ibm-is-planning-to-build-its-first-fault-tolerant-quantum-computer-by-2029/
