60-кратное ускорение квантовых вычислений: как IBM меняет будущее

IBM анонсировала значительный прогресс в развитии квантовых вычислений, нацеленный на сокращение ошибок и повышение производительности оборудования. Компания уверена, что уже сейчас возможно выполнить ограниченные, но полезные вычисления, несмотря на отсутствие полноценной системы коррекции ошибок, которая ожидается ближе к концу десятилетия.

IBM сосредоточилась на совершенствовании своих процессоров, отказавшись от гонки за количеством кубитов. В центре нового анонса — вторая версия процессора Heron со 133 кубитами. По словам вице-президента IBM Джея Гамбетты, этот процессор ориентирован на устранение так называемых TLS-ошибок, возникающих из-за дефектов на поверхности чипа. Эти дефекты могут вызывать потерю когерентности кубитов, что негативно сказывается на расчётах.

Благодаря изменению частоты работы кубитов и калибровке Heron удаётся минимизировать потери когерентности. Одновременно была проведена полная переработка программного обеспечения для управления системой. Это позволило значительно ускорить вычисления — задачи, которые раньше занимали до 120 часов, теперь можно выполнить всего за 120 минут. Прирост в 60 раз!

Для клиентов IBM это означает не только существенную экономию времени, но и снижение вероятности случайных ошибок, так как меньшая продолжительность расчётов уменьшает риск возникновения погрешностей.

Компания также активно развивает методы, направленные на смягчение ошибок, известные как «Error Mitigation». Эта методика использует моделирование шума на различных уровнях для последующего устранения его влияния на вычисления. Однако её реализация требует значительных вычислительных мощностей, особенно при увеличении числа кубитов.

Недавние оптимизации включают использование GPU и новых алгоритмических методов для ускорения процесса. Это позволило IBM успешно применить свои квантовые технологии для моделирования простых химических структур, таких как железо-серные соединения. Тем не менее, Гамбетта подчеркнул, что квантовые компьютеры пока не могут превзойти традиционные компьютерные системы в стабильности. Это требует дальнейших научных исследований и совершенствования алгоритмов.

IBM продолжает работать над тем, чтобы её квантовое оборудование стало полноценным научным инструментом. По мнению компании, наступление момента, когда квантовые вычисления смогут заменить классические методы, — лишь вопрос времени и научных усилий.