ซูเปอร์คอมพิวติ้งแบบควอนตัมเป็นศูนย์กลางคือยุคใหม่ของการประมวลผลประสิทธิภาพสูงที่ยังไม่เกิดขึ้นจริง ณ ตอนนี้
ระบบขนาด 100,000 คิวบิตจะทำหน้าที่เป็นรากฐานในการแก้ปัญหาเร่งด่วนที่สุดของโลก ซึ่งแม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันก็อาจไม่สามารถแก้ไขได้
ตัวอย่างเช่น ระบบควอนตัมอันทรงพลังสามารถปลดล็อกความเข้าใจใหม่ทั้งหมดเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีและการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการโมเลกุล
ในทางกลับกัน สิ่งนี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถช่วยศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศผ่านการสร้างแบบจำลองวิธีการที่ดีกว่าในการดักจับคาร์บอน ค้นพบวัสดุสำหรับสร้างแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและโครงข่ายพลังงานเพื่อเป้าหมายในการทำความสะอาดและยั่งยืนมากขึ้น และค้นพบปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น
เพื่อนำไปสู่กระบวนทัศน์ใหม่อันทรงพลังนี้ ความร่วมมือระดับโลกและการเปิดใช้งานความสามารถและทรัพยากรทั่วทั้งอุตสาหกรรมและสถาบันการวิจัยกำลังเริ่มต้นขึ้น โดยร่วมกับ มหาวิทยาลัยชิคาโกที่ มหาวิทยาลัยโตเกียวและระบบนิเวศทั่วโลกที่กว้างขึ้นของไอบีเอ็ม ไอบีเอ็มจะทำงานในช่วงทศวรรษหน้าเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับระบบนี้ ตลอดจนออกแบบและสร้างส่วนประกอบที่จำเป็นตามขนาด
การแสดงผลภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมศูนย์กลาง 100,000 คิวบิตของ IBM Quantum ซึ่งคาดว่าจะใช้งานได้ภายในปี 2033 (เครดิต: IBM)
ในอนาคต IBM ตั้งใจที่จะขยายความร่วมมือเหล่านี้เพื่อรวม Argonne National Laboratory และ Fermilab National Accelerator Laboratory ซึ่งทั้งสองแห่งเป็นสมาชิกของ Chicago Quantum Exchange และเป็นที่ตั้งของศูนย์ควอนตัมของ Department of Energy สองแห่ง
ที่สำคัญ ห้องปฏิบัติการทั้งสองแห่งมีความสามารถและความเชี่ยวชาญที่สามารถอำนวยความสะดวกในการส่งมอบเทคโนโลยีที่คาดการณ์ไว้ในการแข่งขันเพื่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบควอนตัมเป็นศูนย์กลาง
“ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา IBM เป็นผู้นำด้านการเปิดตัวควอนตัม เทคโนโลยี สู่โลก” กล่าว Arvind กฤษณะ, ประธานและซีอีโอไอบีเอ็ม “เราบรรลุความก้าวหน้าที่สำคัญตามแผนงานและพันธกิจของเราในการสร้างเทคโนโลยีควอนตัมที่มีประโยชน์ไปทั่วโลก มากจนตอนนี้เราและพันธมิตรของเราสามารถเริ่มสำรวจและพัฒนาซูเปอร์คอมพิวติ้งระดับใหม่อย่างแท้จริงที่ยึดด้วยควอนตัม”
“การบรรลุความก้าวหน้าในเทคโนโลยีควอนตัมนั้นต้องอาศัยความร่วมมือที่หยั่งรากลึกและมีประสิทธิผลทั่วโลกและจากพันธมิตรอุตสาหกรรม นักวิชาการ และรัฐบาลที่หลากหลาย” กล่าว พอล อลิวิซาทอส, ประธานของ มหาวิทยาลัยชิคาโก. “วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีข้อมูลควอนตัมอยู่ที่ทางแยกซึ่งการค้นพบพื้นฐานและนวัตกรรมทางเทคนิคจะรวมกันเพื่อสร้างความก้าวหน้าที่แท้จริง เดอะ มหาวิทยาลัยชิคาโก รู้สึกตื่นเต้นที่ได้มีส่วนร่วมในความพยายามนี้”
“เราคาดหวังว่าความร่วมมือของเราจะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ เร่งการนำควอนตัมคอมพิวติ้งมาใช้ในยุคที่จะมาถึง และการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในความท้าทายทางสังคมที่สำคัญของมนุษยชาติ นอกจากนี้เรายังมุ่งมั่นที่จะมีส่วนร่วมในการทำให้สังคมในอนาคตดีขึ้นด้วยการบ่มเพาะผู้มีความสามารถที่หลากหลาย” ดร. เทรุโอะ ฟุจิอิ,อธิการบดีม มหาวิทยาลัยโตเกียว.
แผนสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นศูนย์กลางนี้คาดว่าจะเกี่ยวข้องกับนวัตกรรมในทุกระดับของสแต็คคอมพิวเตอร์ และครอบคลุมการบรรจบกันของสาขาควอนตัมคอมพิวเตอร์และการสื่อสารควอนตัม ตลอดจนการรวมควอนตัมและเวิร์กโฟลว์แบบคลาสสิกอย่างราบรื่นผ่านระบบคลาวด์แบบไฮบริด .
เนื่องจากไม่เคยมีการสร้างคอมพิวเตอร์แบบนี้มาก่อน ขั้นตอนแรกคือการวางพิมพ์เขียว การออกแบบจะต้องผสานรวมคอมพิวเตอร์คลาสสิกและคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งเป็นงานที่ท้าทายจนถึงปัจจุบัน รวมทั้งสร้างรากฐานใหม่ในเทคโนโลยีการสื่อสารและคอมพิวเตอร์ควอนตัม
รากฐานของระบบนี้จะรวมถึงเหตุการณ์สำคัญต่างๆ ที่ IBM ได้ระบุไว้แล้วใน Quantum Development Roadmap ซึ่งรวมถึงความสามารถในการปรับขนาดและเชื่อมต่อโปรเซสเซอร์ควอนตัมจำนวนมากขึ้นผ่านการเชื่อมต่อระหว่างกันของควอนตัม ตลอดจนเทคโนโลยีเพื่อลดข้อผิดพลาดเพื่อควบคุมโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังแต่ทรงพลังอย่างเต็มที่
ภายในสิ้นปี พ.ศ. 2023 IBM ตั้งใจที่จะเปิดตัวสถาปัตยกรรมหลักที่สำคัญ 133 ประการสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีควอนตัมเป็นศูนย์กลาง หนึ่งคือโปรเซสเซอร์ 'IBM Heron' ขนาด XNUMX คิวบิตใหม่ โปรเซสเซอร์นี้เป็นการออกแบบใหม่ทั้งหมดจากโปรเซสเซอร์ควอนตัมรุ่นก่อนหน้าของ IBM พร้อมเกทสอง qubit ใหม่เพื่อให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น นอกจากนี้ยังเข้ากันได้กับส่วนขยายในอนาคตเพื่อให้โปรเซสเซอร์ที่เชื่อมต่อแบบโมดูลาร์สามารถเพิ่มขนาดของคอมพิวเตอร์ได้
ประการที่สองคือการเปิดตัว IBM Quantum System Two ระบบเรือธงใหม่ได้รับการออกแบบให้เป็นโมดูลาร์และมีความยืดหยุ่นในการแนะนำองค์ประกอบของการปรับสเกลในส่วนประกอบพื้นฐาน รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมแบบคลาสสิกและโครงสร้างพื้นฐานการเดินสายไฟแบบแช่แข็งที่มีความหนาแน่นสูง ระบบนี้มีเป้าหมายที่จะออนไลน์ภายในสิ้นปี 2023
ประการที่สามคือการเปิดตัวมิดเดิลแวร์สำหรับควอนตัม ซึ่งเป็นชุดเครื่องมือสำหรับเรียกใช้เวิร์กโหลดทั้งบนโปรเซสเซอร์แบบคลาสสิกและแบบควอนตัม ซึ่งรวมถึงเครื่องมือสำหรับการแยกย่อย การดำเนินการแบบขนาน และการสร้างปริมาณงานใหม่เพื่อให้โซลูชันมีประสิทธิภาพตามขนาด
ในทศวรรษหน้า IBM วางแผนที่จะทำงานร่วมกับพันธมิตรของมหาวิทยาลัยและระบบนิเวศควอนตัมทั่วโลกเพื่อพัฒนาวิธีที่โปรเซสเซอร์ควอนตัมสามารถเชื่อมต่อผ่านการเชื่อมต่อระหว่างควอนตัม งานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเปิดใช้งานการดำเนินการควอนตัมระหว่างโปรเซสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง ความเที่ยงตรงสูง และโครงสร้างพื้นฐานส่วนประกอบระบบที่เชื่อถือได้ ยืดหยุ่น และราคาไม่แพง เพื่อให้สามารถปรับขนาดได้ถึง 100,000 qubits
ความร่วมมือของไอบีเอ็มกับ มหาวิทยาลัยชิคาโก จะสร้างเมื่อ เมืองชิคาโก จุดแข็งของพื้นที่ในการวิจัยควอนตัม เดอะ มหาวิทยาลัยชิคาโก เป็นผู้ริเริ่มระบบนิเวศควอนตัมของภูมิภาคนี้เมื่อกว่าทศวรรษที่แล้วด้วยการตัดสินใจให้เทคโนโลยีควอนตัมเป็นจุดสนใจของสิ่งที่ปัจจุบันคือโรงเรียนวิศวกรรมโมเลกุลพริตซ์เกอร์ เมืองชิคาโก ได้กลายเป็นหนึ่งในศูนย์กลางชั้นนำระดับโลกสำหรับการวิจัยเทคโนโลยีควอนตัม และเป็นที่ตั้งของหนึ่งในเครือข่ายควอนตัมที่ใหญ่ที่สุดในประเทศ
นักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยชิคาโก-สำนักงานใหญ่ของ Chicago Quantum Exchange ซึ่งรวมถึง Argonne National Laboratory และ Fermilab National Accelerator Laboratory มหาวิทยาลัย 40 แห่ง พันธมิตรในอุตสาหกรรมมากกว่า XNUMX ราย และนักวิจัยจากสถาบันการศึกษาระดับโลกอื่นๆ ในภูมิภาคนี้ จะยังคงขยายความเข้าใจและการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีควอนตัม
ร่วมกับ IBM นักวิจัยที่ มหาวิทยาลัยโตเกียว ได้ผลักดันในหัวข้อต่างๆ เช่น การวิเคราะห์รายละเอียดของเสียงรบกวนภายในโปรเซสเซอร์ควอนตัม การพัฒนาการคำนวณที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญญาประดิษฐ์ควอนตัม และการจำลองเคมีควอนตัมด้วยการคำนวณแบบคลาสสิก-ควอนตัมไฮบริด
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเส้นทางสู่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัม 100,000 คิวบิต โปรดอ่านบล็อก IBM Research
ดูเพิ่มเติม : โมดูล IGBT | จอแสดงผล LCD | ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์