IBM Quantum Computing 2025-2029: kilpajuoksu vikasietoiseen kvanttietuun
Tiivistelmä
IBM on kvanttilaskennan vallankumouksen eturintamassa, joka lupaa muuttaa perustavanlaatuisesti tapamme käyttää kvanttilaskentaa. miten lähestymme laskennallisia haasteita. IBM Quantum Nighthawk -prosessori ja IBM Quantum Nighthawk -prosessori esiteltiin hiljattain. kattavan, vuoteen 2029 ulottuvan tiekartan avulla yritys on hahmotellut kunnianhimoisen tien nykyisestä kvanttitietokoneesta ja demonstraatioista vikasietoisiin kvanttitietokoneisiin, jotka pystyvät käyttämään 100 miljoonan portin piirejä.
Tämä matka käsittää läpimurtoja laitteistoinnovaatioita, vallankumouksellista ohjelmistokehitystä Qiskitin avulla, strategisia kumppanuuksia alan johtavien yritysten, kuten Ciscon, kanssa ja kehittyneen valmistuksen perustamista. valmiudet, joiden ansiosta IBM on selkeä johtaja kilpajuoksussa kohti kvanttietua.
Kvanttiedun synty
Kvanttilaskenta on saavuttanut käännekohdan. IBM:n tutkijat ja heidän maailmanlaajuiset kumppaninsa ovat nyt demonstroivat kvanttipiirejä, jotka haastavat klassisten supertietokoneiden kyvyt. asiantuntijat kutsuvat sitä "kvanttietujen aikakaudeksi". [1]
IBM esitteli äskettäisessä Quantum Developer Conference -konferenssissa kolme erilaista kvanttikokeiluehdokasta. etua, jotka kattavat havaittavissa olevan estimoinnin, variaatiolaskennan algoritmit ja ongelmat, joissa on tehokkaita klassisia todentaminen. Varmistaakseen näiden saavutusten tarkan validoinnin IBM on tehnyt yhteistyötä Algorithmiqin, tutkijoiden, kanssa. Flatiron-instituutin tutkijoiden ja BlueQubitin kanssa käynnistääkseen avoimen, yhteisön johtaman kvanttiehdon seurantajärjestelmän.
"Uskomme, että IBM on ainoa yritys, jolla on valmiudet keksiä ja skaalata nopeasti kvanttiohjelmistoja, laitteiston, valmistuksen ja virheenkorjauksen, jotta voimme avata mullistavia sovelluksia", Jay Gambetta totesi, IBM Researchin johtaja ja IBM Fellow. [1]
IBM Quantum Nighthawk: Arkkitehtuuri etua varten
IBM Quantum Nighthawk -prosessori edustaa paradigman muutosta kvanttiarkkitehtuurin suunnittelussa. Se on rakennettu Nighthawk sisältää 218 seuraavan sukupolven viritettävää kytkintä - merkittävä lisäys IBM Quantum Heronin 176 kytkimestä. [2]
Tämä parannettu liitettävyys mahdollistaa piirit, jotka ovat 30% monimutkaisempia kuin aiemmat IBM:n prosessorit. säilyttäen samalla alhaiset virhetasot, jotka ovat välttämättömiä kvanttihyötysovelluksille. Neliömäinen ristikkorakenne takaa että jokainen qubitti on yhteydessä suoraan neljään lähimpään naapuriin, kun käytettävissä on kaksi tai kolme yhteyttä. raskaissa kuusiristikkorakenteissa.
Tekniset tiedot
| Ominaisuus | IBM Quantum Heron | IBM Quantum Nighthawk |
|---|---|---|
| Qubits | 133 | 120 |
| Topologia | Raskas kuusiokolo | Neliön muotoinen ristikko |
| Kytkimet | 176 | 218 |
| Porttien lukumäärä | 5,000 | 5,000+ (skaalautuminen 15,000:een) |
| Piirin monimutkaisuus | Perustaso | 30% monimutkaisempi |
Nighthawk-tiekartta ulottuu vuonna 2025 toimitettavan 5 000 portin alkuperäistä kapasiteettia pidemmälle. IBM ennustaa porttien määrän olevan 7 500 porttia vuoden 2026 loppuun mennessä, 10 000 porttia vuonna 2027 ja lopulta 15 000 kahden qubitin porttia vuoteen 2028 mennessä. Kun Nighthawk-pohjaiset järjestelmät yhdistetään moduulien väliseen liitettävyyteen tarkoitettuihin l-liittimiin, ne voivat tukea yli 1 000:ta kapselia. kytkettyjä qubitteja.
IBM Quantum Loon: Blueprint for Fault Tolerance
Nighthawkin kehitysaikataulun rinnalla IBM Quantum Loon toimii kokeellisena Proof-of-concept-prosessori, joka demonstroi kaikki kriittiset komponentit, joita tarvitaan vikasietoiseen kvanttiprosessoriin. kvanttilaskennan (FTQC) kannalta. Tämä 112 qubitin prosessori validoi arkkitehtuurin perustan, joka tarvitaan kvanttitietokoneiden qLDPC-koodeille (low-density parity check). [3]
Loon sisältää useita läpimurtotekniikoita, kuten c-liittimet, jotka mahdollistavat pitkän kantaman yhteydet. etäisten qubittien välillä samalla sirulla, useita korkealaatuisia reitityskerroksia ja qubittien nollausominaisuuksia. jotka ovat välttämättömiä virheenkorjausprotokollien kannalta. Nämä innovaatiot muodostavat teknisen perustan IBM:n bivariatille polkupyöräkoodeille, jotka vähentävät fyysisen qubitin yleiskustannuksia jopa 90% pintakoodeihin verrattuna.
Starlingin vikasietoinen tiekartta
Kokeellinen prosessori, jossa demonstroidaan c-kytkimiä, qLDPC-arkkitehtuuria ja kaikkia keskeisiä FTQC-komponentteja. Valmistunut valmistus ja kokoonpano vuoden loppuun mennessä.
Ensimmäinen quantum ai prosessorimoduuli, joka kykenee tallentamaan tietoa qLDPC-muistiin ja käsittelemään sitä liitetyillä looginen prosessointiyksikkö (LPU).
qLDPC-moduulien välisen kietoutumisen demonstrointi universaalien sovittimien avulla, mikä mahdollistaa usean moduulin kvanttikvanttikentän laskentaa.
Maagisen tilainjektion integrointi useisiin moduuleihin, mikä osoittaa universaalin vikasietoisen kvanttitilan. kvanttilaskentaominaisuudet.
Täysimittainen vikasietoinen kvanttitietokone, jossa on 200 loogista qubittiä ja joka pystyy suorittamaan 100 miljoonaa kvanttia. portteja.
Starling-järjestelmä on IBM:n vikasietoisen kvanttilaskentatutkimuksen huipentuma. Perustuu Nature-lehdessä julkaistuun yhtiön läpimurtoon kaksimuuttujapyöräkoodeissa, Starling toteuttaa modulaarisen arkkitehtuurin, jossa käytetään loogisia prosessointiyksiköitä ja universaaleja sovittimia ennennäkemättömän laskennallisen mittakaavan saavuttamiseksi. [4]
Qiskit Evolution: Software for Quantum Advantage: Software for Quantum Advantage
Laitteiston kehittyminen ei yksinään tuo kvanttietua - se on yhdistettävä yhtä kehittyneisiin laitteistoihin. ohjelmistovalmiuksia. IBM:n avoimen lähdekoodin Qiskit SDK asettaa edelleen kvanttitiedon ohjelmoinnin standardin, sillä se on versio 2.2 tarjoaa suorituskykyparannuksia, jotka jättävät kilpailevat alustat varjoonsa.
Viimeaikaiset vertailuarvot osoittavat, että Qiskit SDK v2.2 muuntaa kvanttipiirejä 83 kertaa nopeammin kuin vaihtoehtoiset sovellukset. kehyksiä, kuten Tket 2.6.0. Tästä suorituskykyedusta tulee kriittinen, kun käsitellään monimutkaisia piirejä. joita tarvitaan kvanttisovelluksissa. [5]
Keskeiset ohjelmistoinnovaatiot
C API ja HPC-integraatio: Qiskit v2.x esittelee C API:n, joka mahdollistaa natiivin integroinnin korkean suorituskyvyn laskentaympäristöihin. Uuden C++-rajapinnan avulla kvanttiluokan työmäärät voidaan suorittaa tehokkaasti hajautetuissa laskentainfrastruktuureissa.
Dynaamiset piirit mittakaavassa: Kehittyneet piirimerkinnät mahdollistavat hyötykäyttöön soveltuvat dynaamiset piirit jotka sisältävät klassisia operaatioita kvanttitoteutuksen aikana. Tämä kyky tuottaa jopa 25% tarkemman tuloksia ja vähentää samalla kahden qubitin porttivaatimuksia 58%.
Kehittynyt virheiden lieventäminen: Uudet työkalut, kuten Samplomatic ja executor primitive, mahdollistavat sen, että kehittyneitä virheiden lieventämistekniikoita, jotka vähentävät näytteenottokustannuksia yli 100-kertaisesti verrattuna tavallisiin näytteenottotekniikoihin. todennäköisyyteen perustuviin virheiden kumoamismenetelmiin verrattuna. [6]
IBM-Cisco-kumppanuus: Kvanttitietokoneiden verkottaminen
Marraskuussa 2025 IBM ja Cisco ilmoittivat uraauurtavasta yhteistyöstä, jonka tarkoituksena on kehittää verkottuneita hajautettuja kvanttilaskentakapasiteettia. Kumppanuuden tavoitteena on yhdistää useita laajamittaisia, vikasietoisia kvanttitietokoneita. tietokoneet yhtenäiseksi laskentaverkoksi 2030-luvun alkuun mennessä. [7]
Yhteistyö vastaa yhteen kvanttilaskennan merkittävimmistä skaalaushaasteista: miten saavuttaa laskentateho ylittää sen, mitä yksittäiset kvanttimekanismit voivat tarjota. Verkottamalla kvanttitietokoneita, triljoonia kvanttiportteja vaativista ongelmista tulee teoreettisesti toteutettavissa olevia.
Tekninen arkkitehtuuri
Kvanttiverkkoyksikkö (QNU): IBM kehittää erikoistuneita käyttöliittymiä, jotka muuntavat paikallaan pysyvät kvanttitietoa kvanttikäsittelyyksiköissä (QPU) "lentäväksi" kvanttitiedoksi, jota voidaan välittää verkkoyhteyksien yli.
Mikroaalto-optiset muuntimet: Nämä laitteet mahdollistavat kvanttitilan siirtämisen pidemmällä aikavälillä. etäisyyksiä, jolloin kvanttitietokoneita voidaan mahdollisesti yhdistää eri rakennusten tai datakeskusten välillä.
Verkkotiedustelu: Ciscon kvanttiverkkojärjestelmä konfiguroi verkon dynaamisesti uudelleen. polkuja ja jakaa kietoutumisresursseja tarpeen mukaan monimutkaisten kvantialgoritmien tukemiseksi.
Kumppanuuden tavoitteena on saada aikaan ensimmäinen proof-of-concept -demonstraatio vuoteen 2030 mennessä. luoda perustavanlaatuiset teknologiat kvantti-internetille 2030-luvun loppuun mennessä.
300mm Valmistus: Valmistus mittakaavassa
IBM:n siirtyminen 300 mm:n kiekkojen valmistukseen Albany NanoTech Complexissa merkitsee perustavanlaatuista muutosta. kvanttiprosessorien valmistusvalmiuksiin. Tämän kehittyneen laitoksen ansiosta IBM voi kaksinkertaistaa tutkimus- ja kehitysnopeuden ja samalla kymmenkertaistaa sirujen monimutkaisuuden. [8]
300 mm:n valmistusprosessissa yhdistyvät uusimmat puolijohdetyökalut ja IBM:n kvanttiosaaminen, Sen ansiosta useita suunnittelun iteraatioita voidaan toteuttaa rinnakkain. Tämä lähestymistapa on jo lyhentänyt prosessorien kehitystyötä aikaa vähintään puoleen ja tukee samalla monimutkaisia arkkitehtuureja, joita tarvitaan vikasietoisessa kvanttilaskennassa.
RelayBP-dekooderi: Reaaliaikainen virheenkorjaus
Vikasietoinen kvanttilaskenta edellyttää reaaliaikaisia virheenkorjausominaisuuksia, jotka pystyvät purkamaan oireyhtymän tietoa nopeammin kuin virheitä kertyy. IBM:n RelayBP-dekooderi on läpimurto tässä kriittisessä tehtävässä. teknologiassa, sillä se saavuttaa alle 480 nanosekunnin dekoodausnopeuden - noin 10 kertaa nopeammin kuin johtavat vaihtoehtoisia lähestymistapoja. [9]
RelayBP-algoritmi on suunniteltu erityisesti tarkaksi, nopeaksi, kompaktiksi ja riittävän joustavaksi, jotta se soveltuu toteutettavaksi FPGA- tai ASIC-piireissä (Field-programmable gate arrays) tai sovelluskohtaisissa integroiduissa piireissä (ASIC). Tämä saavutus valmistui kokonainen vuosi ennen IBM:n alkuperäistä aikataulua, mikä osoittaa yrityksen kyvyn toimia seuraavasti ylittää tiekarttasitoumuksensa.
Poughkeepsie: Pepskeepsie: Legacy of Computing Innovation
IBM:n Poughkeepsie-toimipisteessä jatketaan yli kahdeksan vuosikymmenen ajan jatkunutta tietojenkäsittelyn innovaatioiden perintöä. Vuonna 1941 tapahtuneesta perustamisestaan lähtien tässä historiallisessa paikassa on kehitetty uraauurtavia laitteita, kuten seuraavia. IBM 701 (yhtiön ensimmäinen kaupallinen tietokone vuonna 1952), vallankumouksellinen System/360-pääkonesarja ja tämän päivän edistyneimmät kvanttitietokoneet.
Poughkeepsiesta löytyvässä IBM Quantum Data Centerissä on tällä hetkellä maailman tehokkaimmat kvanttitietokoneet. jotka ovat käytettävissä IBM Quantum Platformin kautta. Vuoteen 2029 mennessä tässä laitoksessa sijaitsee Starling-järjestelmä, joka edustaa suurinta seuraava luku Poughkeepsien merkittävässä laskentahistoriassa. [4]
Quantum Advantage Aikajana ja ennusteet
| Vuosi | Virstanpylväs | Porttien lukumäärä | Qubits | Merkitys |
|---|---|---|---|---|
| 2025 | Nighthawk Laukaisu | 5,000 | 120 | Neliöristikkotopologia, kvanttiehdon etututkimus |
| 2026 | Quantum Advantage | 7,500 | 360 | Yhteisön todentama kvanttietu |
| 2027 | Yleishyödyllinen mittakaava | 10,000 | 500+ | Kaupalliset kvanttisovellukset |
| 2028 | Moduuliverkko | 15,000 | 1,000+ | Monimodulaariset kvanttisysteemit |
| 2029 | Starling FTQC | 100,000,000 | 200 looginen | Vikasietoinen kvanttilaskenta |
Tutki näitä kvantti-aiheita lisää
Usein kysytyt kysymykset
Lähteet ja viitteet
Kuvatunnukset: Kaikki tämän artikkelin kuvat ovat peräisin IBM Researchin ja IBM Newsroomin virallisista ilmoituksista, ja valtuutetuista teknologiamedioista. Kvanttiprosessorikuvat, laitosvalokuvat ja järjestelmärenderöinnit ovat peräisin seuraavalta taholta IBM Corporationilta, ja niitä käytetään opetus- ja journalistisiin tarkoituksiin. Lisää visualisointigrafiikkaa The Next Platformista, Tom's Hardware ja The Quantum Insider.
IBM:n viralliset ilmoitukset
IBM Quantum Blog Posts
- [2] Skaalautuminen kvanttieetuun ja sen jälkeen - QDC 2025
- [4] IBM esittelee selkeän tien vikasietoiseen kvanttilaskentaan
- [6] Julkaisuuutiset: 2.2 julkaisun yhteenveto.
- [8] Kvanttitietokoneiden rakentaminen kehittyneellä puolijohdetehtaalla
- Verkottuneiden kvanttitietokoneiden skaalautuminen etenemissuunnitelmamme ulkopuolelle
Tekninen dokumentaatio
Tutkimusasiakirjat
Ulkoiset resurssit
IBM Quantum Platform & Community
Kristof GeorgeAI-strategi, fintech-konsultti ja QuantumAI.co:n julkaisija.
Kristof George on kokenut digitaalinen strategi ja fintech-julkaisija, jolla on yli kymmenen vuoden kokemus tekoälyn, algoritmisen kaupankäynnin ja online-taloudellisen koulutuksen risteyskohdista. QuantumAI.co:n moottorina Kristof on kuratoinut ja julkaissut satoja asiantuntija-arvosteltuja artikkeleita, jotka käsittelevät kvanttiteknologiaan perustuvan kaupankäynnin, AI-pohjaisten markkinoiden ennustejärjestelmien ja seuraavan sukupolven sijoitusalustojen nousua.
Miksi luottaa Kristof Georgeen?
✅ Kokemus: 10+ vuotta fintech-julkaisutoiminnan, affiliate compliance -vaatimusten noudattamisen ja AI-sisällön kehittämisen parissa.
🧠 Asiantuntemus: Syvällinen tietämys algoritmisista kaupankäyntialustoista, kvanttilaskennan suuntauksista ja kehittyvästä sääntely-ympäristöstä.
🔍 Auktoriteettiasema: Siteerattu alan blogeissa, kryptoarvosteluverkostoissa ja riippumattomilla valvontafoorumeilla.
🛡 Luotettavuus: Sitoutunut tosiasioiden tarkistamiseen, huijausten paljastamiseen ja eettisen AI:n käyttöönoton edistämiseen rahoituksessa.
