Le supercalcul centré sur le quantique est une ère entièrement nouvelle et, pour l'instant, non réalisée, du calcul haute performance.
Un système de 100,000 XNUMX qubits servirait de base pour résoudre certains des problèmes les plus urgents au monde que même les supercalculateurs les plus avancés d'aujourd'hui pourraient ne jamais être en mesure de résoudre.
Par exemple, un système quantique aussi puissant pourrait débloquer des connaissances entièrement nouvelles sur les réactions chimiques et la dynamique des processus moléculaires.
À son tour, cela pourrait permettre aux chercheurs d'aider à étudier le changement climatique en modélisant de meilleures méthodes de capture du carbone ; découvrir des matériaux pour construire des batteries pour les véhicules électriques et les réseaux énergétiques dans le but d'être plus propres et plus durables ; et découvrir des engrais plus efficaces et économes en énergie.
Pour inaugurer ce nouveau paradigme puissant, une collaboration mondiale et une activation des talents et des ressources dans les industries et les instituts de recherche sont en cours de lancement. En s'associant avec le Université de Chicago, Université de Tokyo, et l'écosystème mondial plus large d'IBM, IBM travaillera au cours de la prochaine décennie pour faire progresser les technologies sous-jacentes de ce système, ainsi que pour concevoir et construire les composants nécessaires à grande échelle.
Un rendu visuel du supercalculateur quantique de 100,000 2033 qubits d'IBM Quantum, qui devrait être déployé d'ici XNUMX. (Crédit : IBM)
À l'avenir, IBM a l'intention d'étendre ces partenariats pour inclure l'Argonne National Laboratory et le Fermilab National Accelerator Laboratory, qui sont tous deux membres du Chicago Quantum Exchange et abritent deux hubs quantiques respectifs du Department of Energy.
Il est important de noter que les deux laboratoires offrent des capacités et une expertise qui peuvent faciliter la fourniture des technologies envisagées dans la course à la construction d'un supercalculateur quantique.
« Au cours des dernières années, IBM a été à l'avant-garde de l'introduction du quantum sans souci au monde », a déclaré Arvind Krishna, président-directeur général d'IBM. "Nous avons réalisé des progrès significatifs le long de notre feuille de route et de notre mission d'établir à l'échelle mondiale une technologie quantique utile, à tel point que nous pouvons maintenant, avec nos partenaires, vraiment commencer à explorer et à développer une nouvelle classe de supercalcul ancrée par le quantique."
"La réalisation de percées à grande échelle dans la technologie quantique nécessite une collaboration profondément enracinée et productive dans le monde entier et entre un large éventail de partenaires industriels, universitaires et gouvernementaux", a déclaré Paul Alivisatos, Président de la Université de Chicago. "La science et la technologie de l'information quantique se trouvent à un carrefour où la découverte fondamentale et l'innovation technique se combineront pour créer de véritables percées. Le Université de Chicago est ravi de s'associer à cette entreprise.
"Nous espérons que notre partenariat conduira à des percées scientifiques, à l'accélération de l'adoption de l'informatique quantique pour l'ère à venir et à un engagement actif dans les défis sociétaux critiques de l'humanité. Nous visons également à contribuer à la réalisation d'une société future meilleure en développant divers talents », a déclaré le Dr. Teruo Fujii, le président de la Université de Tokyo.
Les plans de ce supercalculateur centré sur le quantique devraient impliquer des innovations à tous les niveaux de la pile informatique et englober la convergence des domaines de l'informatique quantique et de la communication quantique, ainsi que l'intégration transparente des flux de travail quantiques et classiques via le cloud hybride. .
Parce qu'un tel ordinateur n'a jamais été fabriqué auparavant, la première étape consistera à établir un plan. La conception devra intégrer des ordinateurs classiques et des ordinateurs quantiques - une tâche difficile à ce jour - ainsi qu'innover dans la communication quantique et la technologie informatique.
La base de ce système comprendra des jalons qu'IBM a déjà définis dans sa feuille de route de développement quantique. Cela inclut la capacité de mettre à l'échelle et de connecter un nombre croissant de processeurs quantiques via des interconnexions quantiques, ainsi que la technologie pour atténuer les erreurs afin d'exploiter pleinement les processeurs quantiques bruyants mais puissants.
D'ici la fin de 2023, IBM a l'intention de lancer trois pierres angulaires de son architecture nécessaire pour les supercalculateurs quantiques. L'un est le nouveau processeur "IBM Heron" de 133 qubits. Ce processeur est une refonte complète des générations précédentes de processeurs quantiques d'IBM, avec une nouvelle porte à deux qubits pour permettre des performances plus élevées. Il sera également compatible avec les futures extensions pour permettre aux processeurs connectés modulaires d'augmenter la taille de l'ordinateur.
La seconde est l'introduction d'IBM Quantum System Two. Le nouveau système phare est conçu pour être modulaire et flexible afin d'introduire des éléments de mise à l'échelle dans ses composants sous-jacents, y compris l'électronique de contrôle classique et l'infrastructure de câblage cryogénique à haute densité. Ce système devrait être en ligne d'ici la fin de 2023.
Le troisième est l'introduction d'un middleware pour quantum, un ensemble d'outils permettant d'exécuter des charges de travail sur des processeurs classiques et quantiques. Cela inclut des outils de décomposition, d'exécution parallèle et de reconstruction des charges de travail pour permettre des solutions efficaces à grande échelle.
Au cours de la prochaine décennie, IBM prévoit de travailler avec des partenaires universitaires et son écosystème quantique mondial pour faire évoluer la manière dont ses processeurs quantiques peuvent être connectés via des interconnexions quantiques. Ce travail visera à permettre des opérations quantiques inter-processeurs haute efficacité et haute fidélité et une infrastructure de composants système fiable, flexible et abordable pour permettre une mise à l'échelle jusqu'à 100,000 XNUMX qubits.
La collaboration d'IBM avec le Université de Chicago s'appuiera sur la Chicago les points forts du domaine dans la recherche quantique. Le Université de Chicago a ensemencé l'écosystème quantique de la région il y a plus de dix ans avec la décision de faire de la technologie quantique un centre d'intérêt de ce qui est maintenant la Pritzker School of Molecular Engineering. Chicago est sans doute devenu l'un des principaux centres mondiaux de recherche en technologie quantique et abrite l'un des plus grands réseaux quantiques du pays.
Les scientifiques de la Université de Chicago- dont le siège social est Chicago Quantum Exchange, qui comprend le Laboratoire national d'Argonne et le Laboratoire national des accélérateurs Fermilab, quatre universités, plus de 40 partenaires industriels et des chercheurs d'autres institutions universitaires de classe mondiale de la région continueront d'élargir la compréhension et l'utilisation de la technologie quantique.
En collaboration avec IBM, des chercheurs du Université de Tokyo ont fait avancer des sujets tels que l'analyse détaillée du bruit au plus profond des processeurs quantiques, le développement d'un calcul efficace pour l'intelligence artificielle quantique et la simulation de la chimie quantique avec des calculs hybrides quantiques classiques.
Pour en savoir plus sur la voie vers un supercalculateur centré sur le quantum de 100,000 XNUMX qubits, lisez le blog IBM Research.
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