Компания IBM представила ряд инноваций в сфере квантовых вычислений, включая Osprey – самый мощный в мире квантовый процессор на 433 кубита (квантовых бита / разряда).
Хотя классические компьютеры уже десятки лет служат людям верой и правдой, их возможности не безграничны – особенно на фоне вычислительных устройств нового поколения, использующих явление квантовой запутанности для обработки и передачи данных. В отличие от традиционных ПК, оперирующих бинарными битами (0 / 1), квантовые процессоры оперируют квантовыми битами, которые могут принимать значение 0, 1 или одновременно и 0, и 1. Квантовое превосходство существенно увеличивает масштабы задач, с которыми способен справиться компьютер, до уровня, недоступного стандартным ПК. В последние годы производительность квантовых компьютеров, определяемая количеством кубитов, увеличилась с десятков до сотен разрядов. К примеру, в ноябре 2021 года IBM представила платформу Eagle с 127 кубитами, однако уже летом 2022 года её обошёл процессор Borealis канадской компании Xanadu Quantum Technologies с 216 кубитами.
Архитектура квантового компьютера IBM Osprey аналогична архитектуре его предшественника. Процессор представляет собой слой кубитов, расположившийся поверх многослойной цепи управления. Такая структура позволяет связать в системе больше кубитов, обеспечив гибкость маршрутизации сигналов и стабильную работу с малым числом ошибок. Кроме того, повышению стабильности компьютера и увеличению времени когерентности способствует интегрированный фильтр, который снижает уровень шума, производимый устройством. Это важно, поскольку случайный шум и любое непреднамеренное взаимодействие с кубитами может привести к потере данных. По словам представителей IBM, вычислительная способность Osprey многократно превосходит возможности классических компьютеров. В частности, чтобы достичь уровня производительности данного квантового процессора, количество битов, необходимых традиционному ПК, должно превосходить количество атомов в видимой Вселенной.
Вместе с презентацией Osprey IBM также анонсировала несколько дополнений в фирменных квантовых системах. Прежде всего, специалисты компании доработали систему исправления ошибок: теперь пользователи смогут выбирать между скоростью и точностью вычислений, а также запускать алгоритм оптимизации / подавления ошибок как обычное приложение. Пока что программные обновления доступны в бета-версии, однако к 2025 году компания выпустит полноценную «омегу». Кроме того, инженеры IBM усовершенствовали структуру цепи управления, тем самым понизив стоимость обслуживания системы.
Стоит отметить, что IBM не планирует останавливаться на достигнутом и уже работает над Condor – квантовым процессором с 1121 кубитами. Параллельно этому инженеры компании работают над квантовым компьютером Heron с модульной структурой, которая позволит комбинировать множество 133-кубитных процессоров для повышения производительности системы. И наконец, в планах IBM до конца 2023 года выпустить Quantum System Two – своего рода квантовый мэйнфрейм, предназначенный для размещения множества модульных процессоров с высокоскоростными коммуникационными каналами для создания квантового суперкомпьютера. По задумке инженеров компании, к 2025 году это позволит добиться мощности в 4000 кубитов.