Компания IBM объявила о значительном техническом прогрессе в области квантовых вычислений: исследователям удалось соединить два квантовых процессора модели Nighthawk с помощью квантовых каналов длиной в один метр, сохранив при этом высокую точность передачи квантового состояния на уровне 99%. Это достижение является решающим шагом на пути к созданию модульных квантовых компьютеров, способных масштабироваться за пределы одного чипа, что необходимо для наступления эры отказоустойчивых квантовых вычислений.
Технология l-couplers: мосты квантовой связи
В исследовании использовалась технология, которую IBM называет l-couplers (длинные соединители) — каналы квантовой связи, предназначенные для работы в условиях криогенного охлаждения. В отличие от традиционных соединителей, работающих внутри одного чипа (c-couplers), эта технология позволяет передавать квантовую информацию между физически разделенными процессорами, что открывает возможность объединения нескольких вычислительных блоков для работы в качестве единой мощной системы.
Эксперимент включал использование четырех соединителей, изготовленных из алюминиевых коаксиальных кабелей длиной 80 сантиметров каждый, для связи двух процессоров класса Nighthawk внутри одного криостата. Результаты показали, что точность передачи квантового состояния достигла 99,3% в лучших случаях при среднем значении 99%. Команде также удалось реализовать квантовые логические вентили (CZ gates) между процессорами с точностью 94,75%, что позволило успешно генерировать состояния квантовой запутанности между различными вычислительными блоками.
Почему это развитие является поворотным моментом?
Основная проблема квантовых вычислений сегодня заключается в сложности увеличения количества кубитов на одном чипе без значительного роста уровня ошибок или колоссального усложнения производства. Решение, которое предлагает IBM, заключается в модульности, то есть объединении нескольких процессоров друг с другом вместо попыток создать один гигантский чип.
Практическое значение этой новости заключается в следующем:
- Преодоление физических ограничений: Успех IBM в достижении точности 99% через метровые соединения означает, что физическое расстояние между процессорами больше не является серьезным препятствием для сохранения целостности квантовых данных.
- Подготовка почвы для исправления ошибок: Способность соединять процессоры с высокой точностью является необходимым условием для применения сложных кодов квантовой коррекции ошибок, требующих большого количества запутанных кубитов.
- Гибкость проектирования: Эти соединители позволяют создавать квантовые системы, которые можно модернизировать путем добавления новых вычислительных модулей (по принципу Plug and Play) внутри модульных систем охлаждения.
Перспективы и дорожная карта
IBM подтверждает, что эта новая конструкция соединителей полностью совместима с текущими процессорами и станет краеугольным камнем будущих процессоров, таких как IBM Quantum Starling. В ближайших планах компании — повышение качества соединителей, дальнейшее снижение уровня ошибок, а также увеличение количества соединений, которые могут быть интегрированы в одну систему.
Этот прогресс ставит IBM в авангард глобальной гонки по созданию коммерчески полезного квантового компьютера, где вопрос заключается уже не только в количестве кубитов, но и в том, как заставить эти кубиты работать вместе в гармонии через широкомасштабные модульные платформы.