Στο ετήσιο Συνέδριο Κβαντικών Προγραμματιστών, η IBM παρουσίασε σήμερα θεμελιώδη πρόοδο στην πορεία της για την επίτευξη τόσο κβαντικού πλεονεκτήματος έως το τέλος του 2026 όσο και κβαντικής υπολογιστικής ανοχής σφαλμάτων έως το 2029.
«Υπάρχουν πολλοί πυλώνες για να φέρουμε στον κόσμο την πραγματικά χρήσιμη κβαντική υπολογιστική», δήλωσε ο Jay Gambetta, Διευθυντής Έρευνας και ΙΒΜ Fellow.«Πιστεύουμε ότι η IBM είναι η μόνη εταιρεία που είναι σε θέση να εφεύρει και να κλιμακώνει γρήγορα κβαντικό λογισμικό, υλικό, κατασκευές και διόρθωση σφαλμάτων για να ξεκλειδώσει μετασχηματιστικές εφαρμογές».Είμαστε ενθουσιασμένοι που ανακοινώνουμε πολλά από αυτά τα ορόσημα σήμερα.
Κβαντικοί Υπολογιστές IBM Κατασκευασμένοι για Κλιμακούμενο Πλεονέκτημα
Η IBM παρουσιάζει τον IBM Quantum Nighthawk, τον πιο προηγμένο κβαντικό επεξεργαστή της μέχρι σήμερα, σχεδιασμένο με αρχιτεκτονική που συμπληρώνει το κβαντικό λογισμικό υψηλής απόδοσης, ώστε να προσφέρει κβαντικό πλεονέκτημα τον επόμενο χρόνο: το σημείο στο οποίο ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να λύσει ένα πρόβλημα καλύτερα από όλες τις κλασικές μεθόδους.
Το IBM Quantum Nighthawk αναμένεται να παραδοθεί στους χρήστες της IBM μέχρι το τέλος του 2025 και θα προσφέρει:
– 120 qubits συνδεδεμένα μεταξύ τους μέσω 218 tunable couplers επόμενης γενιάς με τους τέσσερις πλησιέστερους γείτονές τους σε ένα τετραγωνικό πλέγμα – μια αύξηση πάνω από 20% στους couplers σε σύγκριση με το IBM Quantum Heron
– Αυτή η αυξημένη συνδεσιμότητα qubit θα επιτρέψει στους χρήστες να εκτελούν με ακρίβεια κυκλώματα με 30 τοις εκατό περισσότερη πολυπλοκότητα σε σχέση με τον προηγούμενο επεξεργαστή της IBM, διατηρώντας παράλληλα χαμηλά ποσοστά σφάλματος.
– Αυτή η αρχιτεκτονική θα επιτρέψει στους χρήστες να εξερευνήσουν πιο υπολογιστικά απαιτητικά προβλήματα που απαιτούν έως και 5.000 πύλες two-qubit, τις θεμελιώδεις πράξεις σύζευξης (entangling operations) που είναι κρίσιμες για τον κβαντικό υπολογισμό.
Η IBM αναμένει ότι οι μελλοντικές εκδόσεις του IBM Quantum Nighthawk θα προσφέρουν έως και 7.500 πύλες μέχρι το τέλος του 2026 και στη συνέχεια έως και 10.000 πύλες το 2027.Μέχρι το 2028, τα συστήματα που βασίζονται στο Nighthawk θα μπορούσαν να υποστηρίξουν έως και 15.000 πύλες two-qubit, ενεργοποιούμενες από 1.000 ή περισσότερα συνδεδεμένα qubit, τα οποία θα επεκτείνονται μέσω couplers μεγάλης εμβέλειας – τεχνολογία που παρουσιάστηκε για πρώτη φορά σε πειραματικούς επεξεργαστές της IBM την περασμένη χρονιά.
Η IBM αναμένει ότι οι πρώτες περιπτώσεις επαληθευμένου κβαντικού πλεονεκτήματος θα επιβεβαιωθούν από την ευρύτερη κοινότητα μέχρι το τέλος του 2026. Για να ενθαρρύνουν την αυστηρή επικύρωσή τους και να προωθήσουν τις καλύτερες κβαντικές και κλασικές προσεγγίσεις, η IBM, η Algorithmiq, ερευνητές στο Ινστιτούτο Flatiron και η BlueQubit συνεισφέρουν νέα αποτελέσματα σε έναν ανοιχτό, κοινοτικά καθοδηγούμενο ιχνηλάτη κβαντικού πλεονεκτήματος (quantum advantage tracker) για τη συστηματική παρακολούθηση και επαλήθευση αναδυόμενων επιδείξεων κβαντικού πλεονεκτήματος.
Σήμερα, το community tracker υποστηρίζει τρία πειράματα για κβαντικό πλεονέκτημα σε τομείς όπως η παρατηρήσιμη εκτίμηση (observable estimation) , προβλήματα παραλλαγής ( variational problems) και προβλήματα με αποτελεσματική κλασική επαλήθευση (problems with efficient classical verification. Η IBM ενθαρρύνει την επιστημονική κοινότητα να συνεισφέρει ενεργά στο tracker και να προάγει έναν διαρκή διάλογο και σύγκριση με τις πιο εξελιγμένες κλασσικές μεθόδους, προωθώντας τη συνεργασία και την πρόοδο στην έρευνα γύρω από το quantum advantage.
«Είμαι περήφανος που η ομάδα μας στην Algorithmiq ηγείται ενός από τα τρία έργα του νέου συστήματος παρακολούθησης κβαντικού πλεονεκτήματος.»«Το μοντέλο που σχεδιάσαμε εξερευνά καθεστώτα τόσο πολύπλοκα που αμφισβητεί όλες τις σύγχρονες κλασικές μεθόδους που έχουν δοκιμαστεί μέχρι στιγμής», δήλωσε η Sabrina Maniscalco, Διευθύνουσα Σύμβουλος και συνιδρύτρια της Algorithmiq.«Βλέπουμε πολλά υποσχόμενα πειραματικά αποτελέσματα και ανεξάρτητες προσομοιώσεις από ερευνητές του Ινστιτούτου Flatiron επικυρώνουν την κλασική σκληρότητά του». Αυτά είναι μόνο τα πρώτα βήματα – το κβαντικό πλεονέκτημα θα χρειαστεί χρόνο για να επαληθευτεί και ο tracker θα επιτρέψει σε όλους να ακολουθήσουν αυτό το ταξίδι.
«Η BlueQubit είναι περήφανη που υποστηρίζει τις προσπάθειες της IBM να παρακολουθεί τους ισχυρισμούς και τους αλγόριθμους κβαντικού πλεονεκτήματος, καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές εισέρχονται σε ένα καθεστώς πέρα από το κλασικό», δήλωσε ο Hayk Tepanyan, CTO και συνιδρυτής της BlueQubit.«Μέσω της εργασίας μας γύρω από κυκλώματα αιχμής (peaked circuits) , είμαστε ενθουσιασμένοι που βοηθάμε στην επισημοποίηση περιπτώσεων όπου οι κβαντικοί υπολογιστές αρχίζουν να ξεπερνούν τους κλασικούς υπολογιστές κατά τάξεις μεγέθους».
Για να επιτευχθεί επαληθευμένο κβαντικό πλεονέκτημα σε πρωτοποριακό κβαντικό υλικό, οι προγραμματιστές πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχουν σε μεγάλο βαθμό τα κυκλώματά τους και να χρησιμοποιούν κλασικούς υπολογιστές υψηλής απόδοσης (HPC) για να μετριάσουν τα σφάλματα που προκύπτουν κατά τη διάρκεια των υπολογισμών.
Το Qiskit είναι η πιο ισχυρή πλατφόρμα κβαντικού λογισμικού στον κόσμο, που αναπτύχθηκε από την IBM. Πλέον, δίνει στους προγραμματιστές περισσότερο έλεγχο από ποτέ, κλιμακώνοντας τις δυνατότητες δυναμικών κυκλωμάτων που προσφέρουν αύξηση 24% στην ακρίβεια σε κλίμακα 100+ qubits. Η IBM ενισχύει επίσης το Qiskit με ένα νέο μοντέλο εκτέλεσης που επιτρέπει λεπτομερή έλεγχο και ενσωματώνει διεπαφή C-API, προσφέροντας δυνατότητες επιτάχυνσης μέσω συστημάτων υψηλής απόδοσης, μειώνοντας το κόστος εξαγωγής ακριβών αποτελεσμάτων πάνω από 100 φορές.
Καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές ωριμάζουν, η παγκόσμια κβαντική κοινότητα επεκτείνεται και προς τις κοινότητες υψηλής υπολογιστικής απόδοσης (High Performance Computing – HPC) και επιστημονικής έρευνας..Η IBM παρέχει μια διεπαφή C++ στο Qiskit, με την υποστήριξη ενός C-API, για να επιτρέψει στους χρήστες να προγραμματίζουν κβαντικά σε υπάρχοντα περιβάλλοντα HPC. Η IBM συνεχίζει να πρωτοπορεί στις προηγμένες δυνατότητες εκτέλεσης κυκλωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των δυναμικών κυκλωμάτων, και στην αύξηση του ελέγχου της εκτέλεσης κυκλωμάτων για τον μείωση των σφαλμάτων.
Μέχρι το 2027, η IBM σχεδιάζει να επεκτείνει το Qiskit με υπολογιστικές βιβλιοθήκες σε τομείς όπως η μηχανική μάθηση και η βελτιστοποίηση, για την καλύτερη επίλυση θεμελιωδών φυσικών και χημικών προκλήσεων, όπως οι διαφορικές εξισώσεις και οι προσομοιώσεις Χαμιλτονιανής εξίσωσης (Hamiltonian simulations).
Η IBM προσφέρει τα θεμέλια για την ανοχή σε σφάλματα κβαντικής πληροφορικής ( Fault-Tolerant Quantum Computing)
Σε μια παράλληλη πορεία, η IBM σημειώνει ραγδαία πρόοδο προς την κατασκευή του πρώτου κβαντικού υπολογιστή μεγάλης κλίμακας στον κόσμο, ανεκτικού σε σφάλματα, έως το 2029.
Η εταιρεία ανακοινώνει τον IBM Quantum Loon, τον πειραματικό επεξεργαστή της, ο οποίος, για πρώτη φορά, δείχνει ότι η IBM έχει υλοποιήσει όλα τα βασικά συστατικά ενός επεξεργαστή απαραίτητα για την κβαντική υπολογιστική με ανοχή σε σφάλματα. Το ΙΒΜ Loon θα επικυρώσει μια νέα αρχιτεκτονική για την υλοποίηση και την κλιμάκωση των στοιχείων που απαιτούνται για πρακτική, υψηλής απόδοσης διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων. Η IBM έχει ήδη παρουσιάσει τα πρωτοποριακά χαρακτηριστικά που θα ενσωματωθούν στο Loon, συμπεριλαμβανομένης της εισαγωγής πολλαπλών επιπέδων δρομολόγησης υψηλής ποιότητας και χαμηλών απωλειών, για την παροχή διαδρομών για μεγαλύτερες συνδέσεις στο τσιπ (ή «c-couplers») που υπερβαίνουν τους couplers πλησιέστερων γειτόνων και συνδέουν φυσικά απομακρυσμένα qubits στο ίδιο τσιπ, καθώς και τεχνολογίες για την επαναφορά qubits μεταξύ υπολογισμών.
Υλοποιώντας έναν ακόμη βασικό πυλώνα της κβαντικής υπολογιστικής με ανοχή σε σφάλματα, η IBM απέδειξε ότι είναι δυνατή η χρήση κλασικού υλικού υπολογιστών για την ακριβή αποκωδικοποίηση σφαλμάτων σε πραγματικό χρόνο (λιγότερο από 480 νανοδευτερόλεπτα) χρησιμοποιώντας κωδικούς qLDPC. Αυτό το τεχνολογικό επίτευγμα ολοκληρώθηκε έναν ολόκληρο χρόνο νωρίτερα από το προγραμματισμένο.
Σε συνδυασμό με το Loon, το αποτέλεσμα αυτό αποδεικνύει ότι η IBM έχει θέσει τα θεμέλια για την κλιμάκωση των qLDPC codes σε υψηλής ταχύτητας και πιστότητας υπεραγώγιμα qubits, που αποτελούν τον πυρήνα των κβαντικών υπολογιστών της IBM.
Η IBM κλιμακώνει την κατασκευή σε εγκαταστάσεις 300 χιλιοστών για να επιταχύνει την ανάπτυξη κβαντικών πλακιδίων
Καθώς η IBM κλιμακώνει τους κβαντικούς υπολογιστές της, ανακοινώνει ότι η κύρια κατασκευή των πλακιδίων κβαντικών επεξεργαστών της πραγματοποιείται σε μια προηγμένη εγκατάσταση κατασκευής πλακιδίων 300 mm στο συγκρότημα Albany NanoTech στη Νέα Υόρκη.
Τα υπερσύγχρονα εργαλεία ημιαγωγών και οι δυνατότητες διαρκούς λειτουργίας σε αυτήν την εγκατάσταση έχουν ήδη επιταχύνει την ταχύτητα με την οποία η IBM μπορεί να μαθαίνει, να βελτιώνει και να επεκτείνει τις δυνατότητες των κβαντικών επεξεργαστών της, επιτρέποντας στην εταιρεία να αυξήσει τη συνδεσιμότητα, την πυκνότητα και την απόδοση των qubit. Μέχρι σήμερα, η IBM έχει καταφέρει να:
– Διπλασιάσει την ταχύτητα των ερευνητικών και αναπτυξιακών της προσπαθειών, μειώνοντας τουλάχιστον στο μισό τον χρόνο που απαιτείται για την κατασκευή κάθε νέου επεξεργαστή.
– Να επιτύχει δεκαπλάσια αύξηση στη φυσική πολυπλοκότητα των κβαντικών τσιπ της· και,
– Δώσει τη δυνατότητα για ταυτόχρονη έρευνα και ανάπτυξη πολλαπλών σχεδίων, επιτρέποντας την παράλληλη διερεύνηση διαφορετικών αρχιτεκτονικών.
- Σε σύγκριση με τις πρόσφατες προσεγγίσεις εδώ: https://arxiv.org/abs/2510.25213
