Новая модульная сверххолодная система призвана объединить сотни квантовых чипов в одну установку и устранить один из ключевых инфраструктурных барьеров на пути к действительно надежным квантовым вычислениям.
Представители IBM анонсировали новую модульную сверхнизкотемпературную систему, предназначенную для интеграции сотен квантовых чипов. По их словам, эти «квантовые холодильники» помогут создать первый в мире отказоустойчивый квантовый компьютер к 2029 году. Такие стабильные системы применяют методы квантовой коррекции ошибок для устранения помех в реальном времени и выполнения квантовых операций без перерывов.
Достижение отказоустойчивости откроет новые горизонты для исследований в области химии, материаловедения и теоретической физики, позволяя производить квантовые вычисления, которые значительно превосходят возможности современных суперкомпьютеров, без риска, что избыточные ошибки сделают расчеты бесполезными. До сих пор одним из основных препятствий на пути от современных систем, подверженных ошибкам, к отказоустойчивым сверхпроводящим квантовым компьютерам, способным безупречно выполнять сто миллионов операций, была именно инфраструктура.
Новая криогенная система состоит из отдельных модулей, размером примерно с бытовой холодильник — 2,4 метра в высоту и ширину, с внутренним объемом около 0,25 кубических метров. Эти устройства могут достигать температур до 10 милликельвинов — близких к абсолютному нулю, самой низкой теоретически возможной температуре. Это более чем в 180 раз холоднее, чем в глубоком космосе.
Такие экстремально низкие температуры необходимы для корректной работы сверхпроводящих квантовых процессоров IBM. Кубиты по своей природе являются «шумными» — они более подвержены ошибкам, чем обычные вычислительные элементы. Чтобы использовать квантово-механические свойства сверхпроводящих металлов без сбоев в вычислениях, ученые должны свести к минимуму помехи от тепла и других факторов, таких как электромагнитные волны. Модульная структура позволяет инженерам постепенно расширять возможности системы.
Ключевое достоинство разработки — возможность соединять модули в сеть для использования общей мощности отдельных квантовых процессоров. Это достигается с помощью так называемых L-коплеров — сверхпроводящих кабелей длиной около метра. «Обычно, когда мы выполняем квантовые операции между кубитами, мы делаем это на чипе, — рассказал Оливер Дайал, вице-президент по квантовым операциям IBM. — L-коплеры позволяют нам выполнять то же самое, но через алюминиевый сверхпроводящий кабель длиной до метра. Это формирует основу наших модульных конструкций».
