IBM хочет завалить весь мир квантовыми суперкомпьютерами

Исполнительный директор IBM Арвинд Кришна (Arvind Krishna) заявил, что к 2025 г. корпорация выставит на продажу «тысячи» квантовых компьютеров. По словам главы компании, эти системы будут обладать вычислительной мощностью в 4000 кубитов (кубит — единица информации; квантовый аналог бита в обычном компьютере), в то время как сейчас наиболее мощные системы поддерживают около 127 кубитов.

На практике квантовые компьютеры будут использоваться для оптимизации маршрутов беспилотных грузовых автомобилей и моделировать финансовые риски с беспрецедентной эффективностью. По словам Кришны, для решения таких задач потребовались бы традиционные компьютеры «размером с планету».

Квантовые процессоры IBM основаны на технологии сверхпроводящих кубитов, которая разрабатывается с середины 2000-х годов. Данные в таких процессорах представлены в виде электронных состояний искусственных атомов; вычислительные процессы инициируются при помощи последовательностей микроволновых импульсов. В силу физической специфики процессор может функционировать только при температурах, близких к абсолютному нулю, поэтому его приходится держать в мощном промышленном холодильнике, оказывающемся неотъемлемой частью квантового компьютера.

В конце января 2022 г. IBM опубликовала исследование, в котором указывалось, что строительство квантовых компьютеров — исключительно сложная задача, но также предлагался целый ряд новых методов приложения квантовых вычислений.

В частности, симуляции химических и физический систем — весьма перспективное поле для квантовой сферы, однако ограниченные возможности нынешних квантовых компьютеров существенно сдерживают практическое их использование, равно как и ограничивают предельно возможные масштабы симуляций.

«Сфер применения квантовых компьютеров немало: всегда найдутся задачи, требующие недостижимых на сегодняшний день вычислительных мощностей. Вопрос в том, какова их практическая значимость в текущих условиях, — говорит Анастасия Мельникова, директор по информационной безопасности компании SEQ. — Если задачи, решение которых требует квантовых вычислений, возникли на практике, и спрос стал не умозрительным, а вполне реальным, значит, в ближайшие годы можно ждать и реального ответа на него».

Ранее IBM анонсировала квантовые процессоры на 400 и 1000 кубитов, первый из которых, Osprey, планируется выпустить уже в 2022 г.

Увеличение количества кубитов требует инновационной конструкции процессоров. Недавние разработки IBM, такие как Falcon и Eagle, построены по шестиугольной схеме (heavy-hexagonal), в которой количество связей между отдельными кубитами снижено до необходимого минимума — это должно привести к снижению интерференции между ними и, как следствие, к уменьшению количества ошибок в вычислениях.

Еще одна инновация — это мультиплексирование считывания данных. В предыдущих версиях процессоров, каждый кубит снабжался специализированным набором электронных компонентов, отвечающих за запись данных в него и считывание результатов вычислений. Новая технология, впервые примененная в прошлогоднем 127-кубитном процессоре Eagle, позволила уменьшить количество электроники, необходимой для обмена данными.