Superkomputer kuantum-sentris adalah era komputasi kinerja tinggi yang sama sekali baru, dan sampai sekarang belum terealisasi.
Sistem 100,000-qubit akan berfungsi sebagai dasar untuk mengatasi beberapa masalah paling mendesak di dunia yang bahkan superkomputer tercanggih saat ini mungkin tidak akan pernah bisa dipecahkan.
Misalnya, sistem kuantum yang begitu kuat dapat membuka pemahaman yang sama sekali baru tentang reaksi kimia dan dinamika proses molekuler.
Pada gilirannya, hal ini memungkinkan para peneliti untuk membantu mempelajari perubahan iklim melalui pemodelan metode yang lebih baik untuk menangkap karbon; temukan bahan untuk membangun baterai untuk kendaraan listrik dan jaringan energi menuju tujuan menjadi lebih bersih dan lebih berkelanjutan; dan temukan pupuk yang lebih efektif dan hemat energi.
Untuk mengantarkan paradigma baru yang kuat ini, kolaborasi global dan aktivasi bakat dan sumber daya lintas industri dan lembaga penelitian sedang dimulai. Dengan bermitra dengan University of Chicago, yang Universitas Tokyo, dan ekosistem global IBM yang lebih luas, IBM akan bekerja selama dekade berikutnya untuk memajukan teknologi yang mendasari sistem ini, serta merancang dan membangun komponen yang diperlukan dalam skala besar.
Rendering visual dari superkomputer kuantum-sentris 100,000-qubit IBM Quantum, diharapkan akan digunakan pada tahun 2033. (Kredit: IBM)
Ke depan, IBM bermaksud memperluas kemitraan ini untuk menyertakan Argonne National Laboratory dan Fermilab National Accelerator Laboratory, keduanya merupakan anggota Chicago Quantum Exchange dan menaungi dua pusat kuantum Departemen Energi masing-masing.
Yang penting, kedua laboratorium menawarkan kemampuan dan keahlian yang dapat memfasilitasi penyampaian teknologi yang dipertimbangkan dalam perlombaan untuk membangun superkomputer yang berpusat pada kuantum.
“Selama beberapa tahun terakhir, IBM telah menjadi yang terdepan dalam memperkenalkan kuantum teknologi kepada dunia,” kata arvind krishna, Ketua dan CEO, IBM. “Kami telah mencapai kemajuan yang signifikan di sepanjang peta jalan dan misi kami untuk membangun teknologi kuantum yang berguna secara global, sedemikian rupa sehingga kami sekarang dapat, dengan mitra kami, benar-benar mulai mengeksplorasi dan mengembangkan kelas baru superkomputer yang didukung oleh kuantum.”
“Mencapai terobosan skala besar dalam teknologi kuantum membutuhkan kolaborasi yang mengakar kuat dan produktif di seluruh dunia dan di berbagai mitra industri, akademik, dan pemerintah,” kata Paul Alivisatos, Presiden University of Chicago. “Ilmu dan teknologi informasi kuantum berada di persimpangan di mana penemuan dasar dan inovasi teknis akan digabungkan untuk menciptakan terobosan nyata. Itu University of Chicago sangat senang bermitra dalam upaya ini.”
“Kami berharap kemitraan kami akan mengarah pada terobosan ilmiah, percepatan adopsi komputasi kuantum untuk era yang akan datang, dan keterlibatan aktif dalam tantangan sosial kemanusiaan yang kritis. Kami juga bertujuan untuk berkontribusi mewujudkan masyarakat masa depan yang lebih baik dengan memupuk beragam bakat,” kata Dr. Teruo Fujii, Presiden dari Universitas Tokyo.
Rencana untuk superkomputer kuantum-sentris ini diharapkan melibatkan inovasi di semua tingkat tumpukan komputasi, dan mencakup konvergensi bidang komputasi kuantum dan komunikasi kuantum, serta integrasi mulus alur kerja kuantum dan klasik melalui cloud hybrid .
Karena komputer seperti itu belum pernah dibuat sebelumnya, langkah pertama adalah membuat cetak biru. Desain harus mengintegrasikan komputer klasik dan komputer kuantum – tugas yang menantang hingga saat ini – serta membuka jalan baru dalam komunikasi kuantum dan teknologi komputasi.
Fondasi dari sistem ini akan mencakup tonggak sejarah yang telah digariskan oleh IBM pada Peta Jalan Pengembangan Kuantum. Ini termasuk kemampuan untuk menskalakan dan menghubungkan prosesor kuantum yang jumlahnya terus bertambah melalui interkoneksi kuantum, serta teknologi untuk mengurangi kesalahan untuk sepenuhnya memanfaatkan prosesor kuantum yang berisik namun kuat.
Pada akhir tahun 2023, IBM bermaksud untuk meluncurkan tiga pilar arsitektur yang diperlukan untuk superkomputer kuantum-sentris. Salah satunya adalah prosesor 'IBM Heron' 133-qubit yang baru. Prosesor ini adalah desain ulang lengkap dari prosesor kuantum IBM generasi sebelumnya, dengan gerbang dua-qubit baru untuk memungkinkan kinerja yang lebih tinggi. Ini juga akan kompatibel dengan ekstensi di masa mendatang untuk memungkinkan prosesor terhubung modular untuk memperbesar ukuran komputer.
Yang kedua adalah pengenalan IBM Quantum System Two. Sistem andalan baru ini dirancang agar modular dan fleksibel untuk memperkenalkan elemen penskalaan pada komponen dasarnya, termasuk elektronik kontrol klasik dan infrastruktur kabel kriogenik densitas tinggi. Sistem ini ditargetkan online pada akhir tahun 2023.
Yang ketiga adalah pengenalan middleware untuk kuantum, seperangkat alat untuk menjalankan beban kerja pada prosesor klasik dan kuantum. Ini mencakup alat untuk penguraian, eksekusi paralel, dan rekonstruksi beban kerja untuk memungkinkan solusi yang efisien dalam skala besar.
Selama dekade berikutnya, IBM berencana untuk bekerja dengan mitra universitas dan ekosistem kuantumnya di seluruh dunia untuk mengembangkan cara prosesor kuantumnya dapat dihubungkan melalui interkoneksi kuantum. Pekerjaan ini akan bertujuan untuk mengaktifkan operasi kuantum antar-prosesor dengan efisiensi tinggi, fidelitas tinggi, dan infrastruktur komponen sistem yang andal, fleksibel, dan terjangkau untuk memungkinkan penskalaan hingga 100,000 qubit.
Kolaborasi IBM dengan University of Chicago akan dibangun di atas Chicago kekuatan daerah dalam penelitian kuantum. Itu University of Chicago menyemai ekosistem kuantum kawasan itu lebih dari satu dekade lalu dengan keputusan untuk menjadikan teknologi kuantum sebagai fokus dari apa yang sekarang menjadi Sekolah Teknik Molekuler Pritzker. Chicago bisa dibilang menjadi salah satu pusat global terkemuka untuk penelitian dalam teknologi kuantum dan rumah bagi salah satu jaringan kuantum terbesar di negara ini.
Ilmuwan dari University of Chicago-berkantor pusat di Chicago Quantum Exchange, yang meliputi Argonne National Laboratory dan Fermilab National Accelerator Laboratory, empat universitas, lebih dari 40 mitra industri, dan peneliti di lembaga akademik kelas dunia lainnya di kawasan ini akan terus memperluas pemahaman dan pemanfaatan teknologi kuantum.
Dalam hubungannya dengan IBM, peneliti di Universitas Tokyo telah mendorong maju pada topik seperti analisis rinci kebisingan jauh di dalam prosesor kuantum, pengembangan komputasi yang efisien untuk kecerdasan buatan kuantum, dan simulasi kimia kuantum dengan perhitungan hibrida kuantum klasik.
Untuk informasi lebih lanjut tentang jalur menuju superkomputer kuantum-sentris 100,000 qubit, baca blog IBM Research.
Lihat lebih banyak: modul IGBT | Layar LCD | Komponen Elektronik