1

شرکت IBM از نسل جدید پردازنده کوانتومی خود با نام IBM Quantum Nighthawk r3 رونمایی کرد. این پردازنده برای اجرای دقیق 10,000 عملیات کوانتومی روی 520 کیوبیت طراحی شده و قرار است زمینه را برای انجام محاسبات بزرگ‌تر و پیچیده‌تر فراهم کند. IBM همچنین قصد دارد در سال 2027 با اتصال دو پردازنده Nighthawk r3 به یکدیگر، سامانه‌ای با بیش از 1,000 کیوبیت ایجاد کند.

مشتریان و شرکای IBM، از جمله E.ON، Algorithmiq و Q-CTRL، تاکنون بیش از 34 میلیارد مدار کوانتومی را روی پردازنده Nighthawk r2 اجرا کرده‌اند و از افزایش سرعتی تا 19 برابر در مقایسه با پردازنده‌های کوانتومی پیشین IBM خبر داده‌اند. همچنین، نسخه ارتقایافته پلتفرم IBM Quantum قرار است محاسبات کوانتومی و کلاسیک را در یک محیط یکپارچه گرد هم آورد.

Nighthawk r3؛ گامی به‌سوی عبور از 1,000 کیوبیت

پردازنده Nighthawk r3 با تکیه بر عملکردی که نسل قبلی آن، Nighthawk r2، به نمایش گذاشته است، همان معماری پرسرعت را به سامانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر گسترش می‌دهد. این پردازنده جدید برای پشتیبانی از اجرای 10,000 عملیات کوانتومی روی 520 کیوبیت قابل‌برنامه‌ریزی طراحی شده و در مجموع از 2,034 کیوبیت فیزیکی برخوردار است. Nighthawk r3 ساختار اتصال شبکه‌ای مربعی (Square-Lattice Connectivity) و عملیات پرسرعت نسل r2 را حفظ می‌کند، اما در عین حال 10 اتصال میان‌تراشه‌ای جدید با نام l-coupler را معرفی می‌کند.

این اتصالات برای پیوند دادن چند پردازنده و تشکیل سامانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر طراحی شده‌اند. IBM پیش‌تر دو فناوری کلیدی موردنیاز برای تحقق این معماری ماژولار را به نمایش گذاشته است. این شرکت در سال جاری میلادی، پردازنده‌های Nighthawk r1 را با استفاده از چهار اتصال l-coupler به یکدیگر متصل کرد و به دقت انتقال حالت کوانتومی 99.3 درصد دست یافت؛ رقمی که IBM را به هدف 99.9 درصدی خود نزدیک‌تر می‌کند.

IBM همچنین برای نخستین بار موفق شد دو ماژول برودتی را در قالب یک سامانه واحد به یکدیگر متصل کند. این سامانه در کمتر از پنج روز به دمای عملیاتی رسید و تا دمایی کمتر از 15 میلی‌کلوین خنک شد. مجموع این دستاوردها نشان‌دهنده پیشرفت مهم IBM در زمینه معماری ماژولار است و اعتماد این شرکت به توانایی خود برای توسعه رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر را افزایش می‌دهد.

IBM قصد دارد در سال 2027 دو پردازنده Nighthawk r3 را به یکدیگر متصل کند و سامانه‌ای واحد با 1,040 کیوبیت بسازد. این اقدام، معماری پردازشی قدرتمند این شرکت را به سطحی بالاتر ارتقا خواهد داد و امکان انجام محاسبات بزرگ‌تر و پیچیده‌تر را فراهم خواهد کرد.

ترکیب محاسبات کوانتومی و کلاسیک در پلتفرم IBM Quantum

توسعه رایانه‌های کوانتومی مستلزم پیشرفت مداوم در نحوه همکاری آنها با سامانه‌های محاسباتی کلاسیک، به‌ویژه برای مدیریت خطاها، است. بارهای کاری مرتبط با کاربردهای صنعتی به لایه‌های مختلفی از روش‌های تصحیح خطای کوانتومی (Quantum Error Correction) و کاهش خطای کوانتومی (Quantum Error Mitigation) نیاز خواهند داشت. این روش‌ها باید در کنار یادگیری نویز (Noise Learning) و پردازش پس از اجرا (Post-processing) به کار گرفته شوند.

با افزایش مقیاس بارهای کاری کوانتومی، نیاز به منابع محاسباتی کلاسیک نیز بیشتر خواهد شد. بنابراین، چالش اصلی این است که چگونه می‌توان این یکپارچگی را به بهترین شکل گسترش داد. IBM برای ایجاد پیوند میان این دو رویکرد محاسباتی، پلتفرم IBM Quantum را توسعه داده است تا محاسبات کوانتومی و محاسبات کلاسیک با کارایی بالا (HPC) را در یک محیط مدیریتی یکپارچه گرد هم آورد.

اکنون کاربران می‌توانند جریان‌های کاری کوانتومی خود را مستقیماً با طیف گسترده‌ای از منابع محاسباتی کلاسیک، از رایانه شخصی گرفته تا ابررایانه‌های قدرتمند، یکپارچه کنند. همچنین منابع محاسباتی کلاسیک و HPC جدیدی در این پلتفرم در دسترس قرار گرفته‌اند.