Через 40 років після того, як IBM вперше почала займатися квантовими обчисленнями, компанія нарешті готова розширити цю технологію за межі лабораторії та використати у суперкомп’ютерах. Американська корпорація ще у 2020 році випустила квантову дорожню карту, включаючи 127-кубітний процесор Eagle, який використовує квантові схеми та Qiskit Runtime API.
Тепер IBM планує запустити до 2025 року систему на 4 тисячі кубітів (кубіт або квантовий біт — одиниця квантової інформації, квантовий аналог біта). Перш ніж приступити до створення найбільшого квантового комп’ютера на сьогодні, IBM має намір наприкінці 2022 випустити свій 433-кубітний чіп Osprey і перенести Qiskit Runtime в хмару у 2023 році. Про це пише Engadget.
Потім буде квантовий чіп Condor, який IBM позиціонує як «перший у світі універсальний 1000-кубітний квантовий процесор». Цей 4-кратний стрибок квантового обсягу (кількості кубітів у процесорі) дозволить користувачам довші квантові схеми, збільшуючи при цьому швидкість обробки, що вимірюється в CLOPS (операції рівня схеми за секунду) з максимумом від 2 тисяч 900 операцій за секунду до понад 10 тисяч. І тому IBM планує спочатку отримати набори з кількох процесорів для зв’язку один з одним як паралельно, так і послідовно. Це допоможе розробити ефективніші схеми усунення помилок та покращити координацію між процесорами, які є необхідними компонентами квантових комп’ютерів.
Після цього IBM спроєктує і розгорне з’єднувачі на рівні мікросхем, які, за словами компанії, тісно об’єднають кілька мікросхем один з одним для ефективного формування єдиного і більшого процесора, а потім побудує канали квантового зв’язку, щоб з’єднати ці більші мультипроцесори разом. А потім і більші кластери — доти, доки вони не утворять функціональну модульну обчислювальну платформу на 4 тисячі кубітів. Компанія також випустила набір готових примітивних програм, які дозволяють розробникам легко отримувати доступ до результатів квантових обчислень, не вимагаючи складного розуміння апаратного забезпечення. IBM має намір розширити цей набір програм у 2023 році, внаслідок чого розробники зможуть запускати їх й на паралельних квантових процесорах.
«Ми також плануємо покращити примітивну продуктивність за допомогою низькорівневих методів компіляції та постобробки, таких як запровадження інструментів придушення та усунення помилок. Це дасть можливість розробникам алгоритмів використовувати сервіси Qiskit Runtime як API для включення квантових схем та класичних підпрограм для створення квантових робочих процесів», — сказав Джей Гамбетта, дослідник з IBM.
Розв’язуване завдання буде розбиватися на більш дрібні квантові й класичні програми, обробка яких піде або паралельно, або послідовно (залежно від ефективності). Потім оркестрація з’єднає різні потоки даних в узгоджений результат, доступний для класичних комп’ютерів.
IBM називає свою пропрієтарну інфраструктуру «зшивання» Quantum Serverless та розгорне її в основному стеку квантового програмного забезпечення у 2023 році.
«Ми думаємо, що до наступного року почнемо прототипувати квантові програмні додатки для користувачів, які хочуть використовувати Qiskit Runtime та Quantum Serverless для вирішення конкретних завдань. Ми думаємо, що до 2025 року розробники моделей зможуть досліджувати квантові програми у машинному навчанні, оптимізації, фінансах, природничих науках та ін.», — сказав Гамбетта.
IBM вступає в епоху квантово-орієнтованих суперкомп’ютерів, де квантові ресурси QPU будуть об’єднані разом з CPU і GPU в обчислювальну структуру. Разом ці апаратні та програмні системи стануть IBM Quantum System Two, перший прототип якого планується ввести в експлуатацію у 2023 році.