IBM Quantum Computing 2025-2029: võidujooks veatolerantsete kvantide eeliste suunas
Kokkuvõte
IBM seisab kvantarvutite revolutsiooni esirinnas, mis lubab põhjalikult muuta seda, kuidas me kuidas me läheneme arvutuslikele väljakutsetele. IBM Quantum Nighthawk protsessori hiljutise tutvustamisega ja IBM Quantum Nighthawk põhjaliku tegevuskava, mis ulatub aastani 2029, on ettevõte visandanud ambitsioonika tee tänasest kvantkasutustehnoloogiast kuni aastani 2029. demonstratsioonidelt kuni veatolerantsete kvantarvutiteni, mis suudavad töötada 100 miljoni väravaga ahelatega.
See teekond hõlmab läbimurdelisi riistvaralisi uuendusi, revolutsioonilisi tarkvaraarendusi Qiskiti kaudu, strateegilisi partnerlussuhteid tööstuse liidritega, nagu Cisco, ja täiustatud tootmise rajamist. võimeid, mis asetavad IBMi kvantide võidujooksu selgeks liidriks.
Kvantide eelise koidikuse algus
Kvantarvutite maastik on jõudnud pöördelise hetkeni. IBMi teadlased ja nende ülemaailmsed partnerid on nüüd demonstreerivad kvantlülitusi, mis esitavad väljakutse klassikaliste superarvutite võimekusele, tähistades sellega alguse sellele, mida eksperdid nimetavad "kvantide eelise ajastuks". [1]
Hiljutisel Quantum Developer Conference'il avalikustas IBM kolm erinevat kvantkatsetuskandidaati. eelis, mis hõlmavad jälgitavat hindamist, variatsioonilisi algoritme ja probleeme, mille puhul on tõhusad klassikalised kontrollimisega. Et tagada nende edusammude range valideerimine, on IBM teinud koostööd Algorithmiqiga, teadlaste Flatiron Institute'i ja BlueQubitiga, et käivitada avatud, kogukonna juhitud kvantide eelise jälgimise süsteem.
"Me usume, et IBM on ainus ettevõte, mis on võimeline kiiresti leiutama ja skaleerima kvantitarkvara, riistvara, valmistamist ja veaparandust, et avada transformatiivsed rakendused," ütles Jay Gambetta, IBMi teadusuuringute direktor ja IBMi stipendiaat. [1]
IBM Quantum Nighthawk: Arhitektuur eelise saavutamiseks
IBM Quantum Nighthawk protsessor kujutab endast paradigmamuutust kvantarhitektuuri disainis. Ehitatud ümber 120 kubiti ruutvõrgustiku topoloogiale, sisaldab Nighthawk 218 uue põlvkonna häälestatavat koppijat - märkimisväärne kasv võrreldes IBM Quantum Heroni 176 koppleriga. [2]
See täiustatud ühenduvus võimaldab 30%-l suurema keerukusega vooluahelaid kui eelmistel IBMi protsessoritel, samas kui säilitades samal ajal kvantide eelisrakenduste jaoks olulised madalad veamäärad. Ruudukujuline võrega disain tagab et iga qubit ühendub otse nelja lähima naabriga, võrreldes kahe või kolme ühendusega, mis on saadaval raskete kuuskraadiliste võrega disainilahenduste puhul.
Tehnilised andmed
| Funktsioon | IBM Quantum Heron | IBM Quantum Nighthawk |
|---|---|---|
| Qubits | 133 | 120 |
| Topoloogia | Raske kuueksainus | Ruudukujuline võre |
| Haakeseadised | 176 | 218 |
| Väravate arv | 5,000 | 5,000+ (skaleerimine kuni 15,000) |
| Ringluse keerukus | Põhitasemel | 30% keerukam |
Nighthawki tegevuskava ulatub kaugemale kui 2025. aastal tarnitud esialgne 5000 värava võimekus. IBM prognoosib värava et 2026. aasta lõpuks jõuab väravate arv 7500-ni, 2027. aastal 10 000-ni ja lõpuks 2028. aastaks 15 000 kahekubitilist väravat. Kui Nighthawk-põhised süsteemid kombineeritakse moodulitevahelise ühendatavuse tagamiseks l-ühendustega, võivad nad toetada üle 1000 ühendatud kubiti.
IBM Quantum Loon: Loonoon: Riketolerantsuse plaan
Paralleelselt Nighthawk'i arendamise ajakavaga toimib IBM Quantum Loon eksperimentaalse Prooviprotsessorina, mis demonstreerib kõiki kriitilisi komponente, mis on vajalikud veatolerantseks kvantprotsessoriks. kvantarvutustehnoloogiat (FTQC). See 112-kubitiline protsessor kinnitab kvantarvutite jaoks vajalikud arhitektuurilised alused. madala tihedusega pariteedi kontrolli (qLDPC) koodide jaoks. [3]
Loon sisaldab mitmeid läbimurdelisi tehnoloogiaid, sealhulgas c-ühendusi, mis võimaldavad kaugühendusi. kaugete qubitite vahel samal kiibil, mitu kvaliteetset marsruutimiskihti ja qubitite lähtestamise võimalused. mis on olulised veaparandusprotokollide jaoks. Need uuendused moodustavad tehnilise aluse IBMi bivariatiivse jalgrattakoodid, mis vähendavad füüsilise qubiti koormust kuni 90% võrra võrreldes pinnakoodidega.
Vea-tolerantne teekaart Starlingile
Eksperimentaalne protsessor, mis demonstreerib c-koopereid, qLDPC-arhitektuuri ja kõiki peamisi FTQC-komponente. Valmis valmistamine koos montaažiga aasta lõpuks.
Esimene quantum ai protsessorimoodul, mis on võimeline salvestama teavet qLDPC-mälus ja töötlema lisatud loogilise töötlusüksusega (LPU).
qLDPC-moodulite vahelise põimumise demonstreerimine universaalsete adapterite abil, mis võimaldab mitme mooduliga kvantküsimustikku arvutusi.
Maagilise oleku süstimise integreerimine mitmesse moodulisse, näidates universaalset veatolerantset kvantitatiivset süsteemi. kvantarvutusvõimalusi.
Täismõõtmeline veatolerantne kvantarvuti 200 loogilise kubitiga, mis on võimeline täitma 100 miljonit kvanti. väravaid.
Starlingi süsteem kujutab endast IBMi veatolerantsete kvantarvutite uurimise kulminatsiooni. Tuginedes ettevõtte murrangulistel bivariatiivsetel jalgrattakoodidel, mis on avaldatud ajakirjas Nature, rakendab Starling modulaarset arhitektuuri, milles kasutatakse loogilisi töötlusüksusi ja universaalseid adaptereid, et saavutada enneolematu arvutuslik ulatus. [4]
Qiskit Evolution: Tarkvara kvant-eelise saavutamiseks
Riistvara edusammud üksi ei suuda anda kvantitatiivset eelist - need peavad olema ühendatud sama keeruliste tarkvaralised võimalused. IBMi avatud lähtekoodiga Qiskit SDK on jätkuvalt kvantprogrammeerimise standardiks, kuna versioon 2.2 pakub jõudluse paranemist, mis jätab konkureerivad platvormid varju.
Hiljutised võrdlusuuringud näitavad, et Qiskit SDK v2.2 transpileerib kvantlülitusi 83 korda kiiremini kui alternatiivsed lahendused. raamistikud nagu Tket 2.6.0. See jõudluse eelis muutub kriitiliseks, kui tegemist on keeruliste ahelatega. mis on vajalikud kvantide eelisrakenduste jaoks. [5]
Peamised tarkvara uuendused
C API ja HPC integratsioon: Qiskit v2.x tutvustab C API-d, mis võimaldab emakeelset integratsiooni suure jõudlusega arvutuskeskkondadega. Uus C++ liides võimaldab kvant-klassikaliste töökoormuste käivitamist tõhusalt hajutatud arvutiinfrastruktuurides.
Dünaamilised ahelad mõõtkavas: Täiustatud vooluahela märkmed võimaldavad dünaamiliste vooluahelate kasutamist kommunaalteenuste tasandil mis sisaldavad klassikalisi operatsioone kvantide täitmise ajal. See võime annab kuni 25% võrra täpsemad tulemusi, vähendades samal ajal kahe kvabiti värava nõudeid 58% võrra.
Täiustatud veamõjude leevendamine: Uued tööriistad nagu Samplomatic ja täidesaatja primitiiv võimaldavad keerulisi veamõjude vähendamise tehnikaid, mis vähendavad proovivõtu kulu üle 100 korra võrreldes standardse tõenäosusliku vea tühistamise meetoditega. [6]
IBM-Cisco partnerlus: Kvantarvutite võrgustamine
Novembris 2025 teatasid IBM ja Cisco teedrajavast koostööst, et arendada võrgustatud hajutatud kvantarvutusvõimalusi. Selle partnerluse eesmärk on ühendada mitu suuremahulist, veatolerantset kvantarvutitehnoloogiat arvutid ühtseks arvutusvõrguks 2030. aastate alguseks. [7]
Koostöö tegeleb ühe kvantarvutuse kõige olulisemate skaleerimisprobleemidega: kuidas saavutada arvutusvõimsus, mis ületab selle, mida üksikud kvandsüsteemid suudavad pakkuda. Võrgustades kvantarvuteid, muutuvad triljoneid kvantväravaid nõudvad probleemid teoreetiliselt teostatavaks.
Tehniline arhitektuur
Quantum Networking Unit (QNU): IBM töötab välja spetsiaalsed liidesed, mis teisendavad statsionaarseid kvantteabe kvantprotsessorüksustes (QPU) "lendavaks" kvantteabiks, mida saab edastada üle võrguühenduste.
Mikrolaineoptilised muundurid: Need seadmed võimaldavad kvantriigi edastamist pikema aja jooksul vahemaad, ühendades potentsiaalselt kvantarvuteid eri hoonete või andmekeskuste vahel.
Võrguluure: Cisco kvantvõrkude raamistik konfigureerib dünaamiliselt võrku ümber. teed ja jaotab soovi korral võrgutamisressursse, et toetada keerulisi kvantalgoritme.
Partnerluse eesmärk on esialgsete kontseptsioonide tutvustamine 2030. aastaks, mille lõppeesmärk on järgmine luua 2030. aastate lõpuks kvantinterneti põhitehnoloogiad.
300mm Valmistamine: Valmistamine mõõtkavas
IBMi üleminek 300 mm plaatide tootmisele Albany NanoTech Complexis kujutab endast põhimõttelist muutust. kvantprotsessorite tootmisvõimsust. See täiustatud rajatis võimaldab IBMil kahekordistada teadus- ja arenduskiirust, suurendades samal ajal kiipide keerukust kümme korda. [8]
300 mm tootmisprotsessis on ühendatud uusimad pooljuhtide tööriistad ja IBMi kvanttehnoloogilised teadmised, mis võimaldab paralleelselt läbi viia mitu projekteerimise iteratsiooni. Selline lähenemisviis on juba vähendanud protsessori arendamist aega vähemalt poole võrra, toetades samal ajal keerukaid arhitektuure, mida on vaja veatolerantsete kvantarvutite jaoks.
RelayBP dekooder: Reaalajas veaparandus
Veatolerantsed kvantarvutid vajavad reaalajas veaparandusfunktsioone, mis suudavad dekodeerida sündroomi teavet kiiremini kui vead kuhjuvad. IBMi RelayBP dekooder kujutab endast läbimurret selles kriitilises valdkonnas. tehnoloogias, saavutades dekodeerimise kiiruse alla 480 nanosekundi - ligikaudu 10 korda kiiremini kui juhtivad alternatiivsetest lähenemisviisidest. [9]
RelayBP algoritm on spetsiaalselt loodud selleks, et olla täpne, kiire, kompaktne ja piisavalt paindlik, et rakendamiseks programmeeritavate väravate massiividel (FPGA) või rakendusspetsiifilistel integraallülitustel (ASIC). See saavutus valmis terve aasta enne IBMi esialgset ajakava, mis näitab ettevõtte võimet. et ettevõte suudab ületada oma teekaardiga võetud kohustusi.
Poughkeepsie: Pepsekeepieke: Arvutiinnovatsiooni pärand
IBM Poughkeepsie rajatis kannab edasi üle kaheksa aastakümne kestnud arvutialase innovatsiooni pärandit. Alates selle loomisest 1941. aastal on see ajalooline paik olnud koduks murrangulistele arendustele, sealhulgas IBM 701 (ettevõtte esimene kommertsarvuti 1952. aastal), revolutsiooniline System/360 suurarvuti seeria ja tänapäeva kõige arenenumad kvantarvutid.
Poughkeepsie's asuvas IBMi kvantandmete keskuses asuvad praegu maailma võimsaimad kvantarvutid. mis on kättesaadavad IBM Quantum Platformi kaudu. Aastaks 2029 hakkab selles rajatises asuma Starlingi süsteem, mis kujutab endast suurimat järgmine peatükk Poughkeepsie tähelepanuväärses arvutamisloos. [4]
Quantum Advantage Ajagraafik ja prognoosid
| Aasta | Milestone | Väravate arv | Qubits | Tähtsus |
|---|---|---|---|---|
| 2025 | Nighthawk käivitamine | 5,000 | 120 | Ruutvõrgustiku topoloogia, kvantide eelise uurimine |
| 2026 | Quantum Advantage | 7,500 | 360 | Ühenduse poolt kontrollitud kvantitatiivne eelis |
| 2027 | Kommunaalteenuste skaala | 10,000 | 500+ | Kaubanduslikud kvantrakendused |
| 2028 | Moodulite võrgustik | 15,000 | 1,000+ | Mitmemoodulilised kvandesüsteemid |
| 2029 | Starling FTQC | 100,000,000 | 200 loogiline | Veatolerantsed kvantarvutid |
Uurige neid kvantiteemasid edasi
Korduma kippuvad küsimused
Allikad ja viited
Pildi autoriõigused: Kõik selles artiklis olevad pildid pärinevad IBM Research, IBM Newsroomi ametlikest teadaannetest, ja volitatud tehnoloogiaväljaannetest. Kvantprotsessori pildid, rajatise fotod ja süsteemi renderdused on pärit järgmiselt veebisaidilt IBM Corporation ja neid kasutatakse hariduslikel ja ajakirjanduslikel eesmärkidel. Täiendav visualiseerimisgraafika pärineb The Next Platformist, Tom's Hardware ja The Quantum Insider.
Ametlikud IBMi teadaanded
IBM Quantum Blogi postitused
- [2] Kvantide eeliste ja kaugemate eeliste skaleerimine - QDC 2025
- [4] IBM näitab selge tee veatolerantsete kvantarvutite juurde
- [6] Uudised: Qiskit SDK v2.2 Release Summary: Qiskit SDK v2.2 Release Summary
- [8] Kvantarvutite ehitamine täiustatud pooljuhtide tootmisega
- Võrgustatud kvantarvutitega meie teekaardist kaugemale ulatuv skaalumine
Tehniline dokumentatsioon
Teadusuuringud
Välised ressursid
IBM Quantum Platform & Community
Kristof GeorgeAI strateeg, Fintech konsultant ja QuantumAI.co väljaandja
Kristof George on kogenud digistrateeg ja fintech-publitseerija, kellel on üle kümne aasta kogemusi tehisintellekti, algoritmkauplemise ja veebipõhise finantshariduse ristumiskohas. QuantumAI.co eestvedajana on Kristof kureerinud ja avaldanud sadu ekspertide poolt kontrollitud artikleid, mis uurivad kvantide abil toimuva kauplemise, AI-põhiste turuprognoosisüsteemide ja järgmise põlvkonna investeerimisplatvormide tõusu.
Miks usaldada Kristof George'i?
✅ Kogemused: Rohkem kui 10 aastat fintech-publitseerimise, affiliate vastavuse ja AI sisu arendamise valdkonnas.
🧠 Ekspertiis: Sügavad teadmised algoritmilise kauplemise platvormidest, kvantarvutuse suundumustest ja arenevast regulatiivsest maastikust.
🔍 Autoriteetsus: Tsiteeritud tööstusharu blogides, krüptoülevaate võrgustikes ja sõltumatute valvekoerte foorumites.
🛡 Usaldusväärsus: pühendunud faktide kontrollimisele, pettuste paljastamisele ja eetilise AI kasutuselevõtu edendamisele rahanduses.
