La supercomputación centrada en la cuántica es una era completamente nueva y, hasta ahora, no realizada, de la computación de alto rendimiento.
Un sistema de 100,000 XNUMX qubits serviría como base para abordar algunos de los problemas más apremiantes del mundo que incluso las supercomputadoras más avanzadas de la actualidad tal vez nunca puedan resolver.
Por ejemplo, un sistema cuántico tan poderoso podría desbloquear conocimientos completamente nuevos sobre las reacciones químicas y la dinámica de los procesos moleculares.
A su vez, esto podría permitir a los investigadores ayudar a estudiar el cambio climático mediante el modelado de mejores métodos para capturar carbono; descubrir materiales para construir baterías para vehículos eléctricos y redes de energía con el objetivo de ser más limpias y sostenibles; y descubrir fertilizantes más efectivos y eficientes energéticamente.
Para marcar el comienzo de este nuevo y poderoso paradigma, se está iniciando una colaboración global y una activación de talento y recursos en todas las industrias e instituciones de investigación. Al asociarse con el Universidad de Chicago, la Universidad de Tokio, y el ecosistema global más amplio de IBM, IBM trabajará durante la próxima década para avanzar en las tecnologías subyacentes para este sistema, así como para diseñar y construir los componentes necesarios a escala.
Una representación visual de la supercomputadora cuántica de 100,000 2033 qubits de IBM Quantum, que se espera que se implemente en XNUMX. (Crédito: IBM)
En el futuro, IBM tiene la intención de expandir estas asociaciones para incluir el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Nacional Acelerador Fermilab, ambos miembros de Chicago Quantum Exchange y sede de dos centros cuánticos respectivos del Departamento de Energía.
Es importante destacar que los dos laboratorios ofrecen capacidades y experiencia que pueden facilitar la entrega de las tecnologías previstas en la carrera para construir una supercomputadora centrada en la cuántica.
“Durante los últimos años, IBM ha estado a la vanguardia de la introducción de tecnología cuántica. la tecnología al mundo”, dijo Arvind Krishna, presidente y director ejecutivo de IBM. “Hemos logrado un progreso significativo a lo largo de nuestra hoja de ruta y nuestra misión de establecer globalmente tecnología cuántica útil, tanto que ahora, con nuestros socios, realmente podemos comenzar a explorar y desarrollar una nueva clase de supercomputación anclada en cuántica”.
“Lograr avances a gran escala en la tecnología cuántica requiere una colaboración productiva y profundamente arraigada en todo el mundo y entre una amplia gama de socios industriales, académicos y gubernamentales”, dijo Pablo Alivisatos, Presidente de la Universidad de Chicago. “La ciencia y la tecnología de la información cuántica se encuentran en una encrucijada donde el descubrimiento fundamental y la innovación técnica se combinarán para crear avances reales. El Universidad de Chicago está encantado de asociarse en este esfuerzo”.
“Esperamos que nuestra asociación conduzca a avances científicos, la aceleración de la adopción de la computación cuántica para la próxima era y la participación activa en los desafíos sociales críticos de la humanidad. También aspiramos a contribuir a la realización de una mejor sociedad futura fomentando diversos talentos”, dijo el Dr. Teruo Fujii, el presidente de la Universidad de Tokio.
Se espera que los planes para esta supercomputadora centrada en la cuántica involucren innovaciones en todos los niveles de la pila informática y abarquen la convergencia de los campos de la computación cuántica y la comunicación cuántica, así como la integración perfecta de los flujos de trabajo cuánticos y clásicos a través de la nube híbrida. .
Debido a que nunca antes se ha fabricado una computadora de este tipo, el primer paso será diseñar un modelo. El diseño tendrá que integrar computadoras clásicas y computadoras cuánticas, una tarea desafiante hasta la fecha, así como abrir nuevos caminos en la comunicación cuántica y la tecnología informática.
La base de este sistema incluirá hitos que IBM ya ha descrito en su hoja de ruta de desarrollo cuántico. Esto incluye la capacidad de escalar y conectar un número creciente de procesadores cuánticos a través de interconexiones cuánticas, así como tecnología para mitigar errores para aprovechar al máximo los procesadores cuánticos ruidosos pero potentes.
Para fines de 2023, IBM tiene la intención de presentar tres piedras angulares de su arquitectura necesaria para las supercomputadoras centradas en cuántica. Uno es el nuevo procesador 'IBM Heron' de 133 qubits. Este procesador es un rediseño completo de las generaciones anteriores de procesadores cuánticos de IBM, con una nueva puerta de dos qubits para permitir un mayor rendimiento. También será compatible con futuras extensiones para permitir que los procesadores modulares conectados aumenten el tamaño de la computadora.
El segundo es la introducción de IBM Quantum System Two. El nuevo sistema insignia está diseñado para ser modular y flexible para introducir elementos de escala en sus componentes subyacentes, incluida la electrónica de control clásica y la infraestructura de cableado criogénico de alta densidad. Se espera que este sistema esté en línea a fines de 2023.
El tercero es la introducción de middleware para cuántica, un conjunto de herramientas para ejecutar cargas de trabajo en procesadores tanto clásicos como cuánticos. Esto incluye herramientas para descomponer, ejecutar en paralelo y reconstruir cargas de trabajo para permitir soluciones eficientes a escala.
Durante la próxima década, IBM planea trabajar con socios universitarios y su ecosistema cuántico mundial para evolucionar la forma en que sus procesadores cuánticos pueden conectarse a través de interconexiones cuánticas. Este trabajo tendrá como objetivo permitir operaciones cuánticas entre procesadores de alta eficiencia y alta fidelidad y una infraestructura de componentes del sistema confiable, flexible y asequible para permitir escalar a 100,000 qubits.
La colaboración de IBM con el Universidad de Chicago construirá sobre la Chicago fortalezas del área en la investigación cuántica. El Universidad de Chicago sembró el ecosistema cuántico de la región hace más de una década con la decisión de hacer de la tecnología cuántica un foco de lo que ahora es la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular. Chicago Podría decirse que se ha convertido en uno de los principales centros mundiales de investigación en tecnología cuántica y alberga una de las redes cuánticas más grandes del país.
Los científicos de la Universidad de Chicago-Con sede en Chicago Quantum Exchange, que incluye el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Nacional Acelerador Fermilab, cuatro universidades, más de 40 socios de la industria e investigadores de otras instituciones académicas de clase mundial en la región continuarán ampliando la comprensión y la utilización de la tecnología cuántica.
Junto con IBM, los investigadores de la Universidad de Tokio han estado avanzando en temas como el análisis detallado del ruido en el interior de los procesadores cuánticos, el desarrollo de computación eficiente para la inteligencia artificial cuántica y la simulación de química cuántica con computaciones híbridas cuánticas clásicas.
Para obtener más información sobre el camino hacia una supercomputadora cuántica centrada en 100,000 XNUMX qubits, lea el blog de IBM Research.
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