Компания IBM представляет Osprey — новый квантовый процессор с 433 кубитами

Квантовый процессор Osprey

В 2021 году компания IBM представляла Eagle, свой квантовый процессор со 127 кубитами. А буквально на днях представители IBM анонсировали новый процессор, Osprey, количество кубитов в котором в три раза превышает количество у его предшественника. Прогресс, который за год продемонстрировали специалисты IBM, указывает на то, что они находятся на правильном пути к созданию первого в мире универсального квантового процессора Condor, который будет иметь более тысячи кубитов и который должен появиться в 2023 году.

Линейка квантовых процессоров, созданных компанией IBM, неуклонно подчиняется небезызвестному закону Гордона Мура. Первый экспериментальный квантовый процессор, который в 2016 году был доступен в виде облачного сервиса, насчитывал всего 5 кубитов, сверхпроводящих элементов, охлажденных до температуры в 20 мК. В 2019 году компания IBM анонсировала процессор Falcon с 27 кубитами, в 2020 — 65 кубитовый Hummingbird, а в 2021 году 127-кубитовый Eagle.

Основной стратегией, которая началась с процессора Eagle и продолжила развиваться в процессоре Osprey, является разделение по отдельным слоям чипа компонентов, необходимых для управления и считывания состояния кубитов. Такая многоуровневая разводка позволяет защитить хрупкие кубиты от пагубного влияния извне, что позволяет создавать процессоры с большим количеством кубитов.

Линейка квантовых процессоров IBM

Однако, процессор Osprey имеет два основных преимущества по сравнению с предшественником, процессором Eagle. Первое преимущество заключается в замене «люстры» из большого количества микроволновых кабелей и волноводов гибкими ленточными кабелями, очень похожими на те, которые вы можете увидеть, открыв внутренности своего ноутбука или мобильного телефона. Сами ленточные кабеля ориентированы для работы при криогенных температурах, а их электрическое и тепловое сопротивление оптимизировано для работы с микроволновыми сигналами так, чтобы выделяющееся тепло не смогло добраться и разрушить хрупкое квантовое состояние кубитов.

Вторым преимуществом Osprey перед Eagle является управляющая электроника нового поколения, которая генерирует и отправляет микроволновые сигналы непосредственно в квантовый процессор, получает и обрабатывает сигналы от него. Первое поколение такой электроники, использовавшееся в 2019 — 2021 годах, было универсально и обладало большой гибкостью. Электроника же управления Osprey является более специализированной и адаптированной для управления конкретным квантовым устройством.

Основой управляющей электроники является чип контроллера, изготовленный по технологии cryo-CMOS с 14-нм транзисторами FinFET, работающий при температуре 4 Кельвина. Схема чипа построена по принципу ASIC (application-specific integrated circuit), и он требует для работы гораздо меньшего количества энергии, чем чипы на основе универсальных программируемых логических матриц FPGA, используемые ранее. «Теперь вместо 100 Ватт на кубит система управления потребляет всего 10 мВт» — пишут представители IBM, — «И это позволяет нам разместить в одном чипе гораздо большее количество кубитов».

Гибкие ленточные кабеля

Помимо всего перечисленного выше, кардинальные изменения затронули также алгоритмы обработки квантовой информации, алгоритмы мониторинга состояния кубитов и процессора в целом, драйвера периферийных устройств, что привело к повышению быстродействия квантовой системы в целом. Для оценки быстродействия сейчас используется параметр CLOPS (circuit layer operations per second), и специалистам IBM удалось за все время добиться увеличения производительности с 1400 до 15000 CLOPS.

«Каждое из сделанных нами улучшений по отдельности приводило лишь к небольшому увеличению производительности» — пишут представители IBM, — «Но как только мы убрали все узкие места, производительность системы увеличилась одним большим скачком».

Прежде чем процессор Osprey станет доступен для использования в облачном сервисе, специалистам IBM предстоит проделать еще массу работы по калибровке и настройке электронной системы управления. «Мы планируем появление Osprey в облаке к середине следующего года».

Ключевые слова:
IBM, Квантовый, Процессор, Osprey, Eagle, Condor, Кубит

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • Компания IBM представила новый квантовый процессор, который невозможно смоделировать при помощи обычных суперкомпьютеров
  • Компанией IBM создан первый 50-кубитовый процессор, предназначенный для демонстрации «квантового превосходства»
  • Компания Google приступила к созданию 50-кубитного универсального квантового компьютера, который станет самой мощной вычислительной системой в мире
  • Создан первый квантовый процессор.
  • Простейший квантовый процессор с кремниевыми кубитами успешно проходит первые испытания
  • Share Button

    Материалы по теме:

    Ученым удалось осуществить квантовую телепортацию на дистанцию 44 километра при 90-процентной точности передаваемых данных
    Ученые из Калифорнийского технологического института и Национальной лаборатории имени Ферми сделали нас на один шаг ближе к созданию сверхбезопасного и сверхскоростного квантового Интернета. Эти ...
    Компании Google впервые удалось продемонстрировать реальное квантовое превосходство
    Не так давно на сайте НАСА была замечена статья, опубликованная исследователями компании Google. Несмотря на то, что она, эта статья, достаточно быстро была удалена, ...
    Ученые разработали новый метод, позволяющий контролировать квантовую запутанность
    Известно, что явление квантовой запутанности является тем, на чем основана работа квантовых компьютеров. Однако, до последнего времени в распоряжении людей не было надежного метода, ...
    Компания Microsoft отдает мятый по мощности суперкомпьютер в распоряжение искусственного интеллекта
    На прошедшей неделе представители компании Microsoft объявили о завершении создания нового суперкомпьютера, являющегося пятым в мире по вычислительной мощности. Этот суперкомпьютер, в составе которого ...
    Компания MediaTek провела первую демонстрацию работы Wi-Fi 7 поколения
    Устройства, поддерживающие беспроводную связь стандарта Wi-Fi 6-го поколения, только добрались до рынка в 2021 году, удовлетворяя пока возросшие потребности в скорости передачи данных для ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика