الحوسبة الكمية لشركة IBM 2025-2029: السباق نحو الميزة الكمية المتسامحة مع الأعطال
ملخص تنفيذي
تقف آي بي إم في طليعة ثورة الحوسبة الكمية التي تعد بتغيير جذري في كيفية في التعامل مع التحديات الحاسوبية. مع كشف النقاب مؤخرًا عن معالج IBM Quantum Nighthawk و خارطة طريق شاملة تمتد حتى عام 2029، فقد حددت الشركة مسارًا طموحًا من عروض المنفعة الكمية الحالية إلى حواسيب كمومية قادرة على تحمّل الأخطاء وقادرة على تشغيل دوائر ذات 100 مليون بوابة.
تشمل هذه الرحلة ابتكارات متطورة في مجال الأجهزة، وتطويرات ثورية في البرمجيات من خلال Qiskit, الشراكات الاستراتيجية مع رواد الصناعة مثل سيسكو، وإنشاء قدرات تصنيع متقدمة التي تضع شركة IBM في موقع الريادة الواضحة في السباق نحو الميزة الكمية.
فجر الميزة الكمية
وصل مشهد الحوسبة الكمية إلى لحظة محورية. يقوم باحثو IBM وشركاؤهم العالميون الآن عرض الدوائر الكمومية التي تتحدى قدرات الحواسيب الكلاسيكية الخارقة، وهو ما يمثل بداية ما يسميه الخبراء "عصر الميزة الكمية". [1]
في مؤتمر المطورين الكميين الأخير، كشفت شركة آي بي إم عن ثلاث تجارب متميزة مرشحة للميزة الكمية ميزة كمية، تشمل التقدير القابل للملاحظة، والخوارزميات المتغيرة، والمشاكل ذات الكفاءة الكلاسيكية كلاسيكية فعالة. ولضمان التحقق الصارم من صحة هذه التطورات، تعاونت آي بي إم مع الخوارزمية والباحثين في في معهد فلاتيرون و BlueQubit لإطلاق أداة تعقب مفتوحة يقودها المجتمع لتتبع الميزة الكمية.
"نعتقد أن آي بي إم هي الشركة الوحيدة التي لديها القدرة على ابتكار وتوسيع نطاق البرمجيات الكمية بسرعة, والأجهزة والتصنيع وتصحيح الأخطاء لفتح التطبيقات التحويلية", مدير أبحاث آي بي إم وزميل آي بي إم. [1]
IBM Quantum Nighthawk: الهندسة المعمارية للأفضلية
يمثل معالج IBM Quantum Nighthawk نقلة نوعية في تصميم البنية الكمية. تم تصميمه حول طوبولوجيا شبكية مربعة الشكل مكونة من 120 كيوبتاً، يشتمل Nighthawk على 218 مقرنة قابلة للضبط من الجيل التالي - وهي زيادة كبيرة زيادة كبيرة عن 176 مقرنة من مقرنات IBM Quantum Heron. [2]
يتيح هذا الاتصال المحسّن دارات ذات تعقيد أكبر 30% من معالجات IBM السابقة مع الحفاظ على معدلات الخطأ المنخفضة الضرورية لتطبيقات الميزة الكمية. يضمن التصميم الشبكي المربع أن كل كيوبت يتصل مباشرةً بأربعة جيران أقرب، مقارنةً بالوصلتين أو الثلاث وصلات المتاحة في التصاميم الشبكية السداسية الثقيلة.
المواصفات الفنية
| الميزة | مالك الحزين الكوانتي من IBM | IBM Quantum Nighthawk |
|---|---|---|
| كيوبيتس | 133 | 120 |
| الطوبولوجيا | سداسية ثقيلة | مربع شبكي مربع |
| القارنات | 176 | 218 |
| عدد البوابات | 5,000 | 5,000+ (التوسع إلى 15,000) |
| تعقيد الدائرة | خط الأساس | 30% أكثر تعقيداً |
وتمتد خارطة طريق Nighthawk إلى ما بعد القدرة الأولية التي تبلغ 5000 بوابة التي تم تسليمها في عام 2025. تتوقع آي بي إم أن يصل عدد البوابات ستصل إلى 7,500 بوابة بحلول نهاية عام 2026، و10,000 بوابة في عام 2027، وفي نهاية المطاف 15,000 بوابة ثنائية القيراط بحلول عام 2028. عند دمجها مع قواطع l-مقرنات للاتصال بين الوحدات، يمكن للأنظمة القائمة على Nighthawk أن تدعم أكثر من 1000 كيوبت متصل.
IBM Quantum Loon: مخطط لتحمل الأخطاء
يعمل بالتوازي مع الجدول الزمني لتطوير Nighthawk، يعمل IBM Quantum Loon كمعالج تجريبي لإثبات صحة المفهوم الذي يوضح جميع المكونات المهمة المطلوبة للحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء (FTQC). يتحقق هذا المعالج المكون من 112 كيوبت من صحة الأسس المعمارية اللازمة للحوسبة الكمية رموز فحص التكافؤ منخفض الكثافة الكمية (qLDPC). [3]
يشتمل Loon على العديد من التقنيات المتطورة، بما في ذلك المقرنات c التي تتيح اتصالات بعيدة المدى بين الكيوبتات البعيدة داخل نفس الشريحة، وطبقات توجيه متعددة عالية الجودة، وقدرات إعادة تعيين الكيوبت الضرورية لبروتوكولات تصحيح الأخطاء. وتشكل هذه الابتكارات الأساس التقني لرموز الكيوبتات ثنائية المتغيرات من IBM ثنائية الدراجة، والتي تقلل من الحمل الزائد للكيوبت المادي بما يصل إلى 901 تيرابايت 8 تيرابايت مقارنةً بالرموز السطحية.
خارطة الطريق المتسامحة مع الأعطال إلى ستارلينج
معالج تجريبي يُظهر مقرنات c، وبنية qLDPC، وجميع مكونات FTQC الرئيسية. اكتمل التصنيع مع التجميع بحلول نهاية العام.
أولاً quantum ai وحدة معالج قادرة على تخزين المعلومات في ذاكرة QLDPC ومعالجتها باستخدام وحدة المعالجة المنطقية (LPU) المرفقة.
عرض توضيحي للتشابك بين وحدات qLDPC باستخدام محولات عالمية، مما يتيح إجراء حسابات كمومية متعددة الوحدات متعدد الوحدات.
تكامل حقن الحالة السحرية عبر وحدات متعددة، مما يدل على قدرات الحوسبة الكمية العالمية المتسامحة مع الأخطاء قدرات الحوسبة الكمومية الشاملة.
حاسوب كمي كامل النطاق متحمل للأخطاء مع 200 كيوبت منطقي قادر على تنفيذ 100 مليون بوابة كمومية بوابات كمومية.
يمثل نظام Starling تتويجاً لأبحاث الحوسبة الكمية التي أجرتها شركة IBM في مجال الحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء. استناداً إلى ستارلنغ ستارلينغ على أساس شفرات الدراجات ثنائية المتغيرات التي نشرتها الشركة في مجلة Nature، ستنفذ ستارلنغ بنية معيارية معيارية باستخدام وحدات معالجة منطقية ومحولات عالمية لتحقيق نطاق حسابي غير مسبوق. [4]
تطور كيسكيت: برنامج الميزة الكمية
لا يمكن للأجهزة المتطورة وحدها أن توفر ميزة كمية، بل يجب أن تقترن بقدرات برمجية متطورة بنفس القدر. قدرات برمجية متطورة بنفس القدر. تواصل مجموعة برمجيات Qiskit SDK مفتوحة المصدر من آي بي إم وضع معايير البرمجة الكمية، حيث يقدم الإصدار حيث يقدم الإصدار 2.2 تحسينات في الأداء تتفوق على المنصات المنافسة.
تُظهر المعايير الحديثة أن Qiskit SDK الإصدار 2.2 ينقل الدوائر الكمية أسرع ب 83 مرة من الأطر البديلة مثل TKK 2.6.0. بديلة مثل Tket 2.6.0. تصبح ميزة الأداء هذه حاسمة عند التعامل مع الدوائر المعقدة المطلوبة لتطبيقات الميزة الكمية. [5]
ابتكارات البرامج الرئيسية
واجهة برمجة C API وتكامل HPC: يقدم الإصدار 2.x من Qiskit واجهة برمجة تطبيقات C التي تتيح التكامل الأصلي مع بيئات الحوسبة عالية الأداء. تسمح الواجهة الجديدة C+++ الجديدة بتشغيل أحمال العمل الكلاسيكية الكمية بكفاءة عبر البنى التحتية للحوسبة الموزعة.
الدوائر الديناميكية على نطاق واسع: تتيح شروح الدارات المتقدمة الدوائر الديناميكية على نطاق المرافق التي تتضمن عمليات كلاسيكية أثناء التنفيذ الكمي. توفر هذه الإمكانية ما يصل إلى 25% نتائج أكثر دقة مع تقليل متطلبات البوابة ثنائية الكيوبت بمقدار 58%.
تخفيف الأخطاء المتقدمة: أدوات جديدة مثل Samplomatic والمنفذ البدائي تتيح تقنيات متطورة لتخفيف الأخطاء التي تقلل من النفقات العامة لأخذ العينات بأكثر من 100 مرة مقارنةً أساليب إلغاء الأخطاء الاحتمالية القياسية. [6]
الشراكة بين آي بي إم وسيسكو: الربط الشبكي للكمبيوترات الكمية
في نوفمبر 2025، أعلنت شركتا آي بي إم وسيسكو عن تعاون رائد لتطوير قدرات الحوسبة الكمية الموزعة على الشبكة. تهدف هذه الشراكة إلى توصيل العديد من الحواسيب الكمية الواسعة النطاق والمتحملة للأخطاء في شبكة حاسوبية موحدة بحلول أوائل عام 2030. [7]
يعالج هذا التعاون أحد أهم تحديات التوسع في الحوسبة الكمومية: كيفية تحقيق قوة حاسوبية تتجاوز ما يمكن أن توفره الأنظمة الكمومية الفردية. من خلال ربط الحواسيب الكمية تصبح المشاكل التي تتطلب تريليونات من البوابات الكمية ممكنة نظرياً.
الهندسة المعمارية التقنية
وحدة الشبكات الكمية (QNU): ستطور شركة IBM واجهات متخصصة تقوم بتحويل المعلومات الكمية الثابتة المعلومات الكمية الثابتة داخل وحدات المعالجة الكمية (QPUs) إلى معلومات كمية "طائرة" يمكن نقلها عبر اتصالات الشبكة.
محولات الموجات الدقيقة البصرية: ستتيح هذه الأجهزة نقل الحالة الكمية عبر مسافات أطول مسافات أطول، مما قد يربط الحواسيب الكمومية عبر مبانٍ أو مراكز بيانات مختلفة.
ذكاء الشبكة: سيقوم إطار عمل الشبكات الكمومية من Cisco بإعادة تكوين الشبكة ديناميكيًا وتوزيع موارد التشابك عند الطلب لدعم الخوارزميات الكمية المعقدة.
تهدف الشراكة إلى إجراء عرض أولي لإثبات صحة المفهوم بحلول عام 2030، مع الهدف النهائي المتمثل في إنشاء تقنيات أساسية للإنترنت الكمي بحلول أواخر ثلاثينيات القرن العشرين.
تصنيع 300 مم: التصنيع على نطاق واسع
يمثل انتقال شركة IBM إلى تصنيع الرقاقات مقاس 300 مم في مجمع ألباني نانوتك نقلة أساسية في قدرات تصنيع المعالجات الكمية. يمكّن هذا المرفق المتطور شركة IBM من مضاعفة سرعة البحث والتطوير سرعة التطوير مع زيادة تعقيد الرقاقة بمقدار عشرة أضعاف. [8]
تدمج عملية التصنيع مقاس 300 مم أحدث أدوات أشباه الموصلات مع خبرة IBM الكمية, مما يتيح إجراء تكرارات متعددة للتصميم بالتوازي. وقد قلل هذا النهج بالفعل من تطوير المعالج بمقدار النصف على الأقل مع دعم البنى المعقدة المطلوبة للحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء.
أداة فك تشفير RelayBP: تصحيح الأخطاء في الوقت الحقيقي
تتطلب الحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء قدرات تصحيح الأخطاء في الوقت الحقيقي التي يمكنها فك تشفير المتلازمة أسرع من تراكم الأخطاء. تمثل وحدة فك التشفير RelayBP من آي بي إم طفرة في هذه التقنية الهامة حيث يحقق سرعات فك تشفير أقل من 480 نانو ثانية - أي أسرع بعشر مرات تقريباً من الأساليب البديلة الرائدة. [9]
صُممت خوارزمية RelayBP خصيصًا لتكون دقيقة وسريعة وصغيرة الحجم ومرنة بما يكفي التنفيذ على مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) أو الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs). تم الانتهاء من هذا الإنجاز قبل عام كامل من الجدول الزمني الأصلي لشركة IBM، مما يدل على قدرة الشركة على على تجاوز التزامات خارطة الطريق الخاصة بها.
بوغكيبسي إرث الابتكار في الحوسبة
تحمل منشأة IBM في بوغكيبسي إرثاً من الابتكار في مجال الحوسبة يمتد لأكثر من ثمانية عقود. فمنذ إنشائها في عام 1941، كان هذا الموقع التاريخي موطنًا للتطورات الرائدة بما في ذلك حاسوب IBM 701 (أول حاسوب تجاري للشركة في عام 1952)، وسلسلة الحواسيب المركزية الثورية System/360، و والحواسيب الكمية الأكثر تقدماً اليوم.
يستضيف مركز البيانات الكمية الحالي لشركة IBM في بوغكيبسي حاليًا أقوى الحواسيب الكمية في العالم يمكن الوصول إليها من خلال منصة آي بي إم الكمية. وبحلول عام 2029، ستحتضن هذه المنشأة نظام ستارلينغ الذي يمثل الفصل التالي في تاريخ الحوسبة الرائع في بوغكيبسي. [4]
الجدول الزمني والتوقعات الخاصة بالمزايا الكمية
| السنة | علامة فارقة | عدد البوابات | كيوبيتس | الأهمية |
|---|---|---|---|---|
| 2025 | إطلاق نايت هوك | 5,000 | 120 | طوبولوجيا الشبكة المربعة، استكشاف الميزة الكمية |
| 2026 | الميزة الكمية | 7,500 | 360 | الميزة الكمية التي تم التحقق منها من قبل المجتمع |
| 2027 | مقياس المنفعة | 10,000 | 500+ | التطبيقات الكمية التجارية |
| 2028 | شبكة الوحدة النمطية | 15,000 | 1,000+ | الأنظمة الكمية متعددة الوحدات |
| 2029 | زرزور زرزور FTQC | 100,000,000 | 200 منطقية | الحوسبة الكمية المقاومة للأعطال |
استكشف هذه المواضيع الكمية أكثر
الأسئلة المتداولة
المصادر والمراجع
اعتمادات الصورة: جميع الصور الواردة في هذه المقالة مأخوذة من شركة IBM للأبحاث، والإعلانات الرسمية لغرفة أخبار IBM, ووسائل الإعلام التقنية المعتمدة. صور المعالج الكمي وصور المنشأة وعروض النظام مقدمة من شركة شركة IBM وتستخدم لأغراض تعليمية وصحفية. رسومات تصورية إضافية من The Next Platform, تومز هاردوير، وذا كوانتوم إنسايدر.
إعلانات IBM الرسمية
منشورات مدونة IBM Quantum
- [2] التوسع من أجل الميزة الكمية وما بعدها - مركز تطوير الكمية 2025
- [4] آي بي إم ترسم مسارًا واضحًا للحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء
- [6] أخبار الإصدار: ملخص إصدار Qiskit SDK الإصدار 2.2
- [8] بناء الحواسيب الكمية باستخدام أشباه الموصلات المتقدمة
- توسيع نطاق خارطة الطريق مع الحواسيب الكمية المتصلة بالشبكة
الوثائق الفنية
الأوراق البحثية
الموارد الخارجية
منصة IBM Quantum Platform & Community
كريستوف جورجAI استراتيجي ومستشار في مجال التكنولوجيا المالية وناشر QuantumAI.co
كريستوف جورج هو خبير استراتيجي رقمي مخضرم وناشر متمرس في مجال التكنولوجيا المالية يتمتع بخبرة تزيد عن عقد من الزمان في مجال تقاطع الذكاء الاصطناعي والتداول الخوارزمي والتعليم المالي عبر الإنترنت. وباعتباره القوة الدافعة وراء QuantumAI.co، قام كريستوف بتنسيق ونشر مئات المقالات التي راجعها الخبراء لاستكشاف صعود التداول المعزز بالكم وأنظمة التنبؤ بالسوق القائمة على AI ومنصات الاستثمار من الجيل التالي.
لماذا تثق بكريستوف جورج؟
✅ الخبرة: أكثر من 10 سنوات في مجال النشر في مجال التكنولوجيا المالية، والامتثال للشركات، وتطوير محتوى AI.
🧠 الخبرة: معرفة عميقة بمنصات التداول الخوارزمية، واتجاهات الحوسبة الكمية، والمشهد التنظيمي المتطور.
🔍 الصلاحية: يتم الاستشهاد بها عبر مدونات الصناعة، وشبكات مراجعة العملات الرقمية، ومنتديات المراقبة المستقلة.
🛡 الجدارة بالثقة: ملتزمون بالتدقيق في الحقائق، وكشف عمليات الاحتيال، وتعزيز اعتماد AI الأخلاقي في مجال التمويل.
