IBM esittelee 127-kubittisen kvanttisuorittimen ja uuden sukupolven kvanttijärjestelmän

ARMONK, N.Y., – 16.11.2021: Vain reilu vuosi 65-kubittisen Hummingbird-suorittimen jälkeen IBM esitteli ensimmäinen yli 100 kubitin kvanttisuorittimensa IBM Quantum Summit 2021 -tapahtumassa. 127-kubittisessa Eagle-suorittimessa hyödynnetään edeltäjistä Falconista ja Hummingbirdistä saatuja oppeja, kuten virheitä vähentävää kubittijärjestelyä ja arkkitehtuuria, jolla voidaan minimoida tarvittavien komponenttien määrä. Suorittimen kehittyessä täytyy myös järjestelmien kehittyä. IBM Quantum System Two on suunniteltu toimimaan tulevien 433- ja 1 121-kubittisten suorittimien kanssa.

Eagle-suorittimen myötä olemme siirtyneet kehitysvaiheeseen, jossa kvanttipiirejä ei enää voi luotettavasti simuloida perinteisillä järjestelmillä. Suorittimessa hyödynnettävät uudet tekniikat mahdollistavat ohjausjohtimien sijoittamisen sirulla eri fyysiseen kerrokseen kuin missä kubitit sijaitsevat. Tämä toteutus mahdollistaa kubittien määrän merkittävän lisäämisen laskennan laadun kärsimättä.

Kasvanut kubittien määrä antaa mahdollisuuden tutkia käsillä olevia haasteita aivan uudella tasolla sallien aiempaa kompleksisemmat kokeelliset menetelmät ja sovellutukset, kuten koneoppimisen optimointi tai uusien molekyylien ja materiaalien mallintaminen käytettäväksi aina energiateollisuuden tarpeista lääkkeiden kehitykseen. Eagle on siis ensimmäinen kvanttisuoritin, jonka mittakaava tekee luotettavan simuloinnin perinteisin järjestelmin mahdottomaksi. Jos 127-kubittisen suorittimen tilaa kuvattaisiin perinteisillä biteillä, niitä olisi enemmän kuin maailman 7,5 miljardissa ihmisessä on atomeja yhteensä.
IBM mittaa laitteiston suorituskyvyn edistymistä kolmen määritteen avulla: skaalautuvuus, laatu ja nopeus. Skaalautuvuudella mitataan sitä, kuinka suuri ratkaisuvaihtoehtojen määrä on käytettävissä. Laatua puolestaan mitataan kvanttivolyymillä ja nopeutta uudelle metriikalla nimeltä CLOPS (Circuit Layer Operations Per Second). Sen avulla pystytään antamaan objektiivinen mittaustulos siitä työn määrästä, jonka kvanttijärjestelmä kykenee tekemään tietyn ajan kuluessa.

Eagle-suoritin on näin aluksi kokeellisessa käytössä valikoiduille IBM Quantum Networkin jäsenille.

Uudet suorittimet vaativat suoritinten vaatimuksia vastaavan kodin

Vuonna 2019 IBM julkisti IBM Quantum System One -järjestelmän, joka oli maailman ensimmäinen integroitu kvanttilaskentajärjestelmä. Siitä lähtien IBM on kehittänyt järjestelmää pilvipohjaisten palveluiden perustaksi. Järjestelmiä on otettu käyttöön esimerkiksi Saksan Fraunhofer-Gesellschaftissa, joka on Saksan johtava tieteellinen tutkimuslaitos ja Japanissa Tokion yliopistossa. Järjestelmän tulee ottamaan käyttöön myös Yhdysvaltalainen Cleveland Clinic. Lisäksi julkistimme tänään uuden kumppanuuden Etelä-Koreassa Soulissa sijaitsevan Yonsein yliopiston kanssa maan ensimmäisen kvanttijärjestelmän käyttöönottamiseksi.

Nyt on seuraavan sukupolven vaihe ja IBM esittelee Quantum System Two:n, joka on suunniteltu vastaamaan tulevien 433- ja 1 121-kubittisten suorittimien vaatimuksia ja suunnittelun perustana on ollut modulaarisuus. Suoritinten kehittyessä järjestelmiltä vaaditaan joustavuutta ja kykyä kehittyä tarpeiden mukaan. Tämä pitää sisällään esimerkiksi hallinta- ja jäähdytysjärjestelmän, joiden avulla kvanttikonetta ohjataan. Järjestelmässä on uuden sukupolven skaalautuva kubittien ohjauselektroniikka sekä entistä tehokkaammat kryogeeniset komponentit.

IBM Quantum System Twossa nähdään uuden sukupolven kryogeeninen jäähdytysalusta, joka on suunniteltu yhdessä suomalaisen Bluefors Cryogenicsin kanssa. Alusta hyödyntää kuusikulmioihin perustuva rakennetta, joka maksimoi tilan suurempien prosessorien tarvitsemille tukilaitteistoille varmistaen samalla laitteiston helpon huollettavuuden. Ominaisuudet mahdollistavat myös usean järjestelmän linkittämisen toisiinsa.

Ensimmäisen IBM Quantum System Two -järjestelmän arvioidaan olevan toimintakunnossa vuonna 2023.

Laajempi englanninkielinen tiedote osoitteessa:
https://newsroom.ibm.com/2021-11-16-IBM-Unveils-Breakthrough-127-Qubit-Quantum-Processor

Lue lisää aiheesta blogistamme osoitteissa:
www.research.ibm.com/blog/127-qubit-quantum-processor-eagle

www.research.ibm.com/blog/quantum-serverless-programming