Pengkomputeran berpusatkan kuantum adalah era pengkomputeran berprestasi tinggi yang baru sepenuhnya, dan setakat ini, belum direalisasikan.
Sistem 100,000 qubit akan berfungsi sebagai asas untuk menangani beberapa masalah paling mendesak di dunia yang mungkin tidak dapat diselesaikan oleh superkomputer tercanggih hari ini sekalipun.
Sebagai contoh, sistem kuantum yang berkuasa itu boleh membuka kunci pemahaman baru tentang tindak balas kimia dan dinamik proses molekul.
Seterusnya, ini boleh membolehkan penyelidik membantu mengkaji perubahan iklim melalui pemodelan kaedah yang lebih baik untuk menangkap karbon; temui bahan untuk membina bateri untuk kenderaan elektrik dan grid tenaga ke arah matlamat menjadi lebih bersih dan lebih mampan; dan mendedahkan baja yang lebih berkesan dan cekap tenaga.
Untuk melancarkan paradigma baharu yang berkuasa ini, kerjasama global dan pengaktifan bakat dan sumber merentas industri dan institusi penyelidikan sedang dimulakan. Dengan bekerjasama dengan Universiti Chicago, yang Universiti Tokyo, dan ekosistem global IBM yang lebih luas, IBM akan berusaha sepanjang dekad akan datang untuk memajukan teknologi asas untuk sistem ini, serta mereka bentuk dan membina komponen yang diperlukan pada skala.
Penyampaian visual superkomputer kuantum 100,000-qubit IBM Quantum, dijangka digunakan menjelang 2033. (Kredit: IBM)
Melangkah ke hadapan, IBM berhasrat untuk mengembangkan perkongsian ini untuk memasukkan Makmal Kebangsaan Argonne dan Makmal Pemecut Kebangsaan Fermilab, yang kedua-duanya merupakan ahli Chicago Quantum Exchange dan menempatkan dua hab kuantum Jabatan Tenaga masing-masing.
Yang penting, kedua-dua makmal itu menawarkan keupayaan dan kepakaran yang boleh memudahkan penyampaian teknologi yang dibayangkan dalam perlumbaan untuk membina superkomputer berpusatkan kuantum.
“Sejak beberapa tahun lalu, IBM telah berada di barisan hadapan dalam memperkenalkan kuantum teknologi kepada dunia,” katanya Arvind krishna, Pengerusi dan Ketua Pegawai Eksekutif, IBM. "Kami telah mencapai kemajuan yang ketara di sepanjang pelan hala tuju dan misi kami untuk mewujudkan teknologi kuantum yang berguna secara global, sehingga kami kini boleh, dengan rakan kongsi kami, benar-benar mula meneroka dan membangunkan kelas superkomputer baharu yang berlabuh oleh kuantum."
"Mencapai kejayaan dalam skala besar dalam teknologi kuantum memerlukan kerjasama yang berakar umbi dan produktif di seluruh dunia dan merentasi rangkaian luas industri, akademik dan rakan kongsi kerajaan," kata Paul Alivisatos, Presiden Universiti Chicago. “Sains dan teknologi maklumat kuantum berada di persimpangan di mana penemuan asas dan inovasi teknikal akan bergabung untuk mencipta kejayaan sebenar. The Universiti Chicago sangat teruja untuk bekerjasama dalam usaha ini.”
“Kami menjangkakan perkongsian kami akan membawa kepada penemuan saintifik, percepatan penggunaan pengkomputeran kuantum untuk era akan datang, dan penglibatan aktif dalam cabaran masyarakat yang kritikal terhadap kemanusiaan. Kami juga berhasrat untuk menyumbang kepada merealisasikan masyarakat masa depan yang lebih baik dengan memupuk bakat yang pelbagai,” kata Dr. Teruo Fujii, Yang Dipertua Universiti Tokyo.
Rancangan untuk superkomputer kuantum-centric ini dijangka melibatkan inovasi pada semua peringkat susunan pengkomputeran, dan merangkumi penumpuan bidang pengkomputeran kuantum dan komunikasi kuantum, serta penyepaduan lancar aliran kerja kuantum dan klasik melalui awan hibrid. .
Oleh kerana komputer sedemikian tidak pernah dibuat sebelum ini, langkah pertama adalah untuk meletakkan rangka tindakan. Reka bentuk itu perlu menyepadukan komputer klasik dan komputer kuantum - tugas yang mencabar setakat ini - serta memecahkan landasan baharu dalam komunikasi kuantum dan teknologi pengkomputeran.
Asas sistem ini akan merangkumi peristiwa penting yang telah digariskan oleh IBM pada Pelan Hala Tuju Pembangunan Kuantumnya. Ini termasuk keupayaan untuk menskala dan menyambungkan pemproses kuantum yang semakin meningkat melalui sambung kuantum, serta teknologi untuk mengurangkan ralat untuk memanfaatkan sepenuhnya pemproses kuantum yang bising lagi berkuasa.
Menjelang penghujung tahun 2023, IBM berhasrat untuk memperkenalkan tiga asas seni bina yang diperlukan untuk superkomputer tertumpu kuantum. Salah satunya ialah pemproses 133-qubit 'IBM Heron' baharu. Pemproses ini ialah reka bentuk semula lengkap pemproses kuantum generasi terdahulu IBM, dengan gerbang dua qubit baharu untuk membolehkan prestasi yang lebih tinggi. Ia juga akan serasi dengan sambungan masa hadapan untuk membolehkan pemproses bersambung modular membesarkan saiz komputer.
Yang kedua ialah pengenalan IBM Quantum System Two. Sistem perdana baharu direka bentuk untuk menjadi modular dan fleksibel untuk memperkenalkan elemen penskalaan dalam komponen asasnya, termasuk elektronik kawalan klasik dan infrastruktur pendawaian kriogenik berketumpatan tinggi. Sistem ini disasarkan untuk berada dalam talian pada penghujung tahun 2023.
Yang ketiga ialah pengenalan middleware untuk kuantum, satu set alat untuk menjalankan beban kerja pada kedua-dua pemproses klasik dan kuantum. Ini termasuk alat untuk penguraian, pelaksanaan selari dan membina semula beban kerja untuk membolehkan penyelesaian yang cekap pada skala.
Sepanjang dekad yang akan datang, IBM merancang untuk bekerjasama dengan rakan kongsi universiti dan ekosistem kuantumnya di seluruh dunia untuk mengembangkan cara pemproses kuantumnya boleh disambungkan melalui sambung kuantum. Kerja ini akan bertujuan untuk membolehkan operasi kuantum antara pemproses berkecekapan tinggi, kesetiaan tinggi dan infrastruktur komponen sistem yang boleh dipercayai, fleksibel dan berpatutan untuk membolehkan penskalaan kepada 100,000 qubit.
Kerjasama IBM dengan Universiti Chicago akan membina di atas Chicago kekuatan kawasan dalam penyelidikan kuantum. The Universiti Chicago membenihkan ekosistem kuantum rantau ini lebih sedekad yang lalu dengan keputusan untuk menjadikan teknologi kuantum sebagai tumpuan kepada apa yang kini dikenali sebagai Sekolah Pritzker Kejuruteraan Molekul. Chicago boleh dikatakan telah menjadi salah satu hab global terkemuka untuk penyelidikan dalam teknologi kuantum dan rumah kepada salah satu rangkaian kuantum terbesar di negara ini.
Para saintis dari Universiti Chicago- Chicago Quantum Exchange yang beribu pejabat, yang merangkumi Makmal Kebangsaan Argonne dan Makmal Pemecut Kebangsaan Fermilab, empat universiti, lebih daripada 40 rakan kongsi industri, dan penyelidik di institusi akademik bertaraf dunia lain di rantau ini akan terus mengembangkan pemahaman dan penggunaan teknologi kuantum.
Bersempena dengan IBM, penyelidik di Universiti Tokyo telah mendorong ke hadapan mengenai topik seperti analisis terperinci bunyi dalam pemproses kuantum, pembangunan pengiraan yang cekap untuk kecerdasan buatan kuantum, dan simulasi kimia kuantum dengan pengiraan hibrid kuantum klasik.
Untuk lebih lanjut mengenai laluan ke superkomputer kuantum-sentris 100,000 qubit, baca blog IBM Research.
Lihat lagi: modul IGBT | Memaparkan LCD | Komponen Elektronik