IBM, Oak Ridge National Lab i AMD uruchamiają platformę współprojektowania kwantowo-klasycznego do zaawansowanej korekcji błędów kwantowych

Image: IBM · Source

IBM, Oak Ridge National Laboratory oraz AMD wprowadziły nową platformę współprojektowania, integrującą procesor kwantowy IBM Quantum Nighthawk z 120 kubitami oraz system HPC Umbra zasilany przez AMD z ORNL, aby przyspieszyć badania korekcji błędów kwantowych, celując w kwantowe komputery odporne na błędy do 2028 roku.

IBM, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) oraz AMD ujawniły nową platformę współprojektowania, która ściśle integruje obliczenia kwantowe z klasycznymi obliczeniami wysokowydajnymi, aby rozwijać korekcję błędów kwantowych — kluczowy krok w stronę praktycznych, niezawodnych komputerów kwantowych. Wspólny projekt wpisuje się w Quantum Genesis Mission Departamentu Energii USA, dążącej do stworzenia naukowo relewantnego komputera kwantowego do 2028 roku.

Platforma współlokuje najnowocześniejszy procesor IBM Quantum Nighthawk, wyposażony w 120 programowalnych kubitów — największy procesor kwantowy IBM do tej pory — z systemem wysokowydajnym Umbra ORNL. Umbra bazuje na GPU AMD Instinct MI355X oraz procesorach AMD EPYC 5. generacji, dostarczając klasyczną infrastrukturę obliczeniową niezbędną do wsparcia badań korekcji błędów poprzez optymalizację dekodowania i orkiestrację oprogramowania.

Korekcja błędów kwantowych jest niezbędna, by przezwyciężyć podatność informacji kwantowej na szumy i błędy, umożliwiając kwantowym systemom wykonywanie złożonych i znaczących obliczeń z niezawodnością. Dotychczasowe postępy pokazały techniki ochrony informacji kwantowej oraz uzyskania przewagi kwantowej nad metodami klasycznymi, jednak rozwój tych metod zależy krytycznie od płynnej integracji kwantowo-klasycznej, co umożliwia nowa platforma.

Procesor IBM Quantum Nighthawk posiada zaawansowane cechy, takie jak układ połączeń w formie kwadratowej kratownicy oraz niezależne, szybkie resetowanie kubitów, co pozwala na wykonanie ponad 100 000 obwodów na sekundę — 25 razy szybciej niż jego poprzednik, IBM Quantum Heron. Te właściwości umożliwiają dokładniejsze, na dużą skalę obliczenia kwantowe z obwodami liczącymi tysiące bramek, co jest kluczowe do testowania protokołów korekcji błędów.

Dzięki tej integracji naukowcy mogą badać kody konkatenowane, kody czasowo-przestrzenne, dekodery świadome algorytmów oraz optymalizacje obwodów z uwzględnieniem sprzętu, w ramach jednolitej warstwy kwantowo-klasycznej. Podejście to jest także zintegrowane z Oak Ridge Leadership Computing Facility ORNL, wspierając kompleksowy rozwój technologii kwantowych, sztucznej inteligencji i obliczeń wysokowydajnych.

Postępy IBM, w tym demonstracje z udziałem do 70 kubitów logicznych i ponad 400 operacji twardych, podkreślają konieczność około 230-krotnego wzrostu liczby operacji twardych, aby osiągnąć cel DOE na 2028 rok: 100 kubitów logicznych wykonujących 100 000 operacji twardych. Klasyczne zasoby obliczeniowe platformy, obok sprzętu kwantowego, mają przyspieszyć ten proces skalowania.

Współpraca opiera się na istniejących partnerstwach między IBM, ORNL i AMD, obejmujących wspólne badania symulacji kwantowo-klasycznych oraz efektywnych algorytmów dekodowania błędów kwantowych dla GPU AMD. Nowa platforma stanowi strategiczny krok w kierunku IBM Quantum Starling — kompensującego błędy komputera kwantowego oraz powstania hybrydowych architektur superkomputerowych łączących obliczenia kwantowe i klasyczne.

Dzięki temu uruchomieniu IBM, ORNL i AMD plasują się na czele badań nad obliczeniami kwantowymi, dostarczając kluczowe narzędzia i infrastrukturę dla rozwoju skalowalnych, odpornych na błędy maszyn kwantowych, zdolnych sprostać złożonym wyzwaniom naukowym przekraczającym możliwości klasyczne.

▶ All press releases — Obejrzyj film ↗