„Tai mokslinės svajonės, kurios tapo inžinerinėmis“, – sako IBM atstovas Jay Gambetta. Jis teigia, kad jis ir jo kolegos jau sukūrė visus elementus, reikalingus „Starling“ veikimui užtikrinti, ir tai leidžia jiems būti užtikrintiems dėl savo ambicingo grafiko. Naujasis prietaisas bus patalpintas duomenų centre Niujorke, o J. Gambetta aiškina, kad jis galėtų būti naudingas naujų chemikalų ir medžiagų gamintojams. Manoma, kad tokie kompiuteriai ypač tinka medžiagoms kvantiniu lygmeniu modeliuoti.
IBM jau pagamino visą kvantinių kompiuterių parką, tačiau kelias link tikrai naudingo įrenginio nėra paprastas – ir jame nėra konkurencijos. Daugelį bandymų panaudoti kvantinius efektus sprendžiant problemas, kurių negali išspręsti geriausi įprastiniai superkompiuteriai, vis dar lydi klaidos.
Todėl labai svarbu sukurti kvantinius kompiuterius, kurie patys ištaisytų savo klaidas, t. y. būtų atsparūs klaidoms. Taip pat svarbu šiuos prietaisus padaryti didesnius – taigi, ir galingesnius. Nėra vieningos nuomonės dėl geriausio būdo, kaip spręsti abu šiuos uždavinius, todėl mokslininkų grupės taiko įvairias strategijas.
Visi kvantiniai kompiuteriai remiasi kvantiniais bitais – kubitais – tačiau kai kurios komandos šiuos blokus gamina iš šviesos dalelių, kitos – iš itin šaltų atomų, o IBM „Starling“ naudos dar vieną variantą – superlaidžius kubitus. Siekdami, kad jis būtų beprecedentiškai didelis ir atsparus gedimams, IBM remiasi dviem naujovėmis.
Pirmiausia „Starling“ įdiegs naujas jungtis tarp savo kubitų, įskaitant ir toli vienas nuo kito esančius kubitus. Kiekvienas kubitas bus įmontuotas į lustą, o tyrėjai sukūrė naują aparatinę įrangą, skirtą sujungti šiuos komponentus viename luste ir sujungti skirtingus lustus. Tai leis jiems padaryti „Starling“ didesnį ir galintį vykdyti sudėtingesnes programas nei pirmtakai.
J. Gambetta teigia, kad „Starling“ galės atlikti 100 milijonų kvantinių operacijų, naudodamas dešimtis tūkstančių kubitų – šiandien didžiausi kvantiniai kompiuteriai turi apie 1000 fizinių kubitų. Šiuo atveju kubitai bus sugrupuoti į maždaug 200 „loginių kubitų“. Kiekviename iš jų keli kubitai veiks kartu kaip vienas skaičiavimo vienetas, atsparus klaidoms. Rekordinis loginių kubitų skaičius yra 50 ir šiuo metu priklauso kvantinių skaičiavimų bendrovei „Quantinuum“.
IBM taip pat naudos naują programinės įrangos metodą fiziniams kubitams sujungti į loginius kubitus, vadinamą LDPC kodu, kuris yra ryškus nukrypimas nuo anksčiau kituose superlaidžiuose kvantiniuose kompiuteriuose naudoto loginių kubitų kūrimo būdo. J. Gambetta sako, kad LDPC kodo naudojimas kvantinėse sistemose anksčiau buvo laikomas „neįgyvendinama svajone“, tačiau dabar jo komanda parengė svarbiausias jo įgyvendinimo detales.
Šio kiek netradicinio metodo privalumas yra tas, kad kiekvienam loginiam kubitui, sukurtam pagal LDPC receptą, reikia mažiau fizinių kubitų nei konkurentų metodams. Todėl klaidų taisymą galima atlikti greičiau, naudojant mažesnius ir lengviau sukonstruojamus įrenginius.
„IBM jau daugelį metų neblogai sekasi nusistatyti ambicingus planus ir pasiekti puikių dalykų, – sako Stephenas Bartlettas iš Sidnėjaus universiteto Australijoje. – Per pastaruosius penkerius su viršum metų jie atliko daugybę naujovių ir patobulinimų, tačiau tai yra tikras žingsnis į priekį.“ Jis teigia, kad tiek nauja aparatinė įranga, kuri sujungs nutolusius kubitus, tiek nauji loginiai kubitų kodai yra nukrypimas nuo anksčiau IBM sukurtų gerai veikiančių prietaisų – ir juos reikės nuodugniai išbandyti. „Tai teikia vilčių, tačiau iš tiesų reikia šiek tiek tikėjimo šuolio“, – sako S. Bartlettas.
Matthew Ottenas iš Viskonsino-Medisono universiteto (JAV) sako, kad kvantinis LDPC kodas rimtai kurtas tik per pastaruosius kelerius metus, o IBM veiksmų planas užpildo visas spragas, kaip jis galėtų veikti praktiškai. Pasak jo, tai svarbu, nes gali padėti mokslininkams nustatyti galimas kliūtis ir praktinius kompromisus. Pavyzdžiui, jis sako, kad „Starling“ gali veikti lėčiau nei esami superlaidūs kvantiniai kompiuteriai.
Planuojamo dydžio įrenginys galėtų padėti spręsti problemas, aktualias tokiuose sektoriuose kaip farmacijos pramonė. Čia mažos molekulės ar baltymo modeliavimas tokiu kvantiniu kompiuteriu kaip „Starling“ galėtų pakeisti brangiai kainuojantį ir daug pastangų reikalaujantį eksperimentinį vaistų kūrimo proceso etapą, sako M. Ottenas.
IBM nėra vienintelis kvantinių kompiuterių pramonės dalyvis, kuris viešai lenktyniauja dėl kito proveržio. Pavyzdžiui, „Quantinuum“ taip pat planuoja 2029 m. pristatyti nuo gedimų apsaugotą pramoninio masto mašiną, o „PsiQuantum“ planuoja iki 2027 m. sukurti kvantinį superkompiuterį. „Aš labai tikiu konkurencija“, – sako J. Gambetta.
Parengta pagal „New Scientist“.