Спустя 40 лет после того, как IBM впервые начала заниматься квантовыми вычислениями, компания наконец готова расширить эту технологию за пределы лаборатории и использовать в суперкомпьютерах. Американская корпорация еще в 2020 году выпустила квантовую дорожную карту, включая 127-кубитный процессор Eagle, использующий квантовые схемы и Qiskit Runtime API.
Теперь IBM планирует запустить к 2025 году систему на 4 тысячи кубитов (кубит или квантовый бит – единица квантовой информации, квантовый аналог бита). Прежде чем приступить к созданию самого большого квантового компьютера на сегодняшний день, IBM намерена в конце 2022 года выпустить свой 433-кубитный чип Osprey и перенести Qiskit Runtime в облако в 2023 году. Об этом пишет Engadget.
Затем последует квантовый чип Condor, который IBM позиционирует как «первый в мире универсальный 1000-кубитный квантовый процессор». Этот 4-кратный скачок квантового объема (количества кубитов в процессоре) позволит пользователям более длинные квантовые схемы, увеличивая при этом скорость обработки, измеряемую в CLOPS (операции уровня схемы в секунду) с максимум от 2 тысяч 900 операций в секунду до более 10 тысяч.
Для этого IBM планирует сначала получить наборы из нескольких процессоров для связи друг с другом как параллельно, так и последовательно. Это поможет разработать более эффективные схемы устранения ошибок и улучшить координацию между процессорами, которые являются необходимыми компонентами квантовых компьютеров.
После этого IBM спроектирует и развернет соединители на уровне микросхем, которые, по словам компании, «будут тесно объединят несколько микросхем друг с другом для эффективного формирования единого и более крупного процессора», а затем построит каналы квантовой связи, чтобы соединить эти более крупные мультипроцессоры вместе. А потом и более крупные кластеры — до тех пор, пока они не образуют функциональную модульную вычислительную платформу на 4 тысяч кубитов.
Компания также выпустила набор готовых примитивных программ, «которые позволяют разработчикам легко получать доступ к результатам квантовых вычислений, не требуя сложного понимания аппаратного обеспечения». IBM намерена расширить этот набор программ в 2023 году, в результате чего разработчики смогут запускать их на параллельных квантовых процессорах.
«Мы также планируем улучшить примитивную производительность с помощью низкоуровневых методов компиляции и постобработки, таких как внедрение инструментов подавления и устранения ошибок. Это даст возможность разработчикам алгоритмов использовать сервисы Qiskit Runtime в качестве API для включения квантовых схем и классических подпрограмм для создания квантовых рабочих процессов», — сказал Джей Гамбетта, исследователь из IBM.
Решаемая задача будет разбиваться на более мелкие квантовые и классические программы, обработка которых пойдет либо параллельно, либо последовательно (в зависимости от эффективности). Затем оркестрация соединит различные потоки данных в согласованный результат, доступных для классических компьютеров.
IBM называет свою проприетарную инфраструктуру «сшивания» Quantum Serverless и развернет ее в основном стеке квантового программного обеспечения в 2023 году.
«Мы думаем, что к следующему году мы начнем прототипировать квантовые программные приложения для пользователей, которые надеются использовать Qiskit Runtime и Quantum Serverless для решения конкретных задач. Мы думаем, что к 2025 году разработчики моделей смогут исследовать квантовые приложения в машинном обучении, оптимизации, финансах, естественных науках и не только», — сказал Гамбетта.
IBM вступает в эпоху квантово-ориентированных суперкомпьютеров, где квантовые ресурсы — QPU — будут объединены вместе с CPU и GPU в вычислительную структуру. Вместе эти аппаратные и программные системы станут IBM Quantum System Two, первый прототип которого планируется ввести в эксплуатацию в 2023 году.