Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums hat in Zusammenarbeit mit IBM und AMD die Einführung einer Co-Design-Plattform für die Quantenfehlerkorrektur (QEC) bekannt gegeben. Diese Initiative zielt darauf ab, eine der größten Herausforderungen der Quanteninformatik anzugehen: die Notwendigkeit klassischer Software, die in der Lage ist, Qubit-Fehler mit einer Geschwindigkeit zu identifizieren und zu korrigieren, die der des Quantenprozessors entspricht.
Plattformarchitektur und Hardware-Integration
Die Plattform befindet sich am IBM-Standort in Poughkeepsie, New York, und kombiniert IBM Quantum Nighthawk r2-Prozessoren mit dem Hochleistungsrechnersystem Umbra des Oak Ridge National Laboratory, das auf AMD Instinct MI355X-Grafikprozessoren und AMD EPYC-Prozessoren der fünften Generation basiert. Diese physische Nähe zwischen Quanten- und klassischer Hardware ermöglicht die Ausführung hybrider Operationen mit extrem niedriger Latenz, was für Fehlerkorrekturanwendungen, die eine sofortige Rückmeldung erfordern, entscheidend ist.
Warum ist diese Nachricht wichtig?
Die wissenschaftlich anwendbare Quanteninformatik hängt von der Fehlerkorrektur ab, einem komplexen Prozess, der enorme klassische Rechenressourcen erfordert, die parallel zu den Quantenprozessoren arbeiten. Derzeit sind diese Systeme oft über die Cloud verbunden, was Komplexität und Verzögerungen bei der Datenübertragung mit sich bringt. Diese Plattform bietet eine integrierte Umgebung, die es Forschern ermöglicht:
- Fehlerkorrekturalgorithmen zu entwickeln und zu testen, ohne die Infrastruktur selbst aufbauen zu müssen.
- Techniken wie die "hierarchische Fehlerkorrektur" zu erforschen, die mehrere Code-Ebenen zum Schutz der Qubits verwendet.
- Quanten-klassische Arbeitsabläufe zu optimieren, was den Weg zur Erreichung der Ziele der "Genesis Mission" des US-Energieministeriums ebnet, die bis 2028 auf 100 logische Qubits abzielt.
Zukunftsaussichten
Dieser Schritt ist Teil einer umfassenderen Strategie zur Förderung des quantenzentrierten Hochleistungsrechnens, bei dem CPUs, GPUs und Quantenprozessoren als ein einziges System fungieren. Die beteiligten Parteien planen, diese Plattform zur Entwicklung der Software und Prozesse zu nutzen, die das IBM Quantum Starling-System unterstützen werden, einen fehlertoleranten Quantencomputer, dessen Einführung IBM für 2029 plant.