IBM a făcut un pas important în dezvoltarea infrastructurii pentru calculul cuantic. Compania a reușit să conecteze două module criogenice într-un singur mediu și să le răcească sub 15 milikelvini.
Sistemul este dezvoltat la centrul IBM din Poughkeepsie, New York. Tehnologia face parte din planurile pentru IBM Quantum Starling, un calculator cuantic tolerant la erori pe care compania îl vizează pentru 2029.
O temperatură apropiată de zero absolut
Qubiții supraconductori au nevoie de temperaturi extrem de scăzute pentru a funcționa. În practică, aceste componente trebuie menținute la câteva miimi de grad peste zero absolut.
IBM folosește în prezent frigidere cu diluție pentru a atinge aceste valori. Sistemele actuale au însă o formă cilindrică și găzduiesc procesoarele în instalații separate.
Noua arhitectură schimbă forma recipientului criogenic. IBM a construit module dreptunghiulare din panouri și structuri de aluminiu.
Fiecare are aproximativ trei ori dimensiunea unui frigider casnic. Forma permite însă amplasarea mai multor module unul lângă altul.
Mai mult spațiu pentru cablurile cuantice
Avantajul principal nu ține doar de temperatură. Noile module oferă mai mult spațiu pentru cablurile necesare controlului și citirii qubiților.
Deschiderile din pereții laterali permit conectarea modulelor între ele. IBM folosește mai multe straturi de protecție termică pentru aceste legături.
Compania numește structura rezultată „tunel criogenic protejat”. Acesta menține conexiunile la temperaturi foarte scăzute pe traseul dintre procesoare.
Fiecare modul oferă 0,53 metri pătrați pentru cabluri și un volum al camerei de vid de 2,75 metri cubi. IBM susține că spațiul disponibil pentru cablare este de până la 12 ori mai mare decât în unele dintre sistemele sale utilizate în prezent.
Cablarea este una dintre marile probleme ale calculului cuantic
Numărul de qubiți nu este singurul criteriu relevant pentru un calculator cuantic. Fiecare qubit suplimentar are nevoie de conexiuni pentru control și citirea informațiilor.
Aceste cabluri introduc și căldură în sistem. În instalațiile cilindrice, spațiul disponibil pentru astfel de conexiuni devine o limitare înainte ca numărul de qubiți să atingă limita teoretică.
Noua arhitectură încearcă să rezolve această problemă prin creșterea suprafeței și a volumului disponibile. IBM poate astfel conecta mai multe procesoare într-un singur mediu criogenic.
IBM urmărește qubiți care pot fi utilizați în calcule
Compania a depășit deja pragul de 1.000 de qubiți fizici. Procesorul Condor a ajuns la acest nivel în 2023.
Obiectivul actual este însă diferit. IBM urmărește qubiți care pot fi programați și folosiți efectiv pentru calcule.
Planurile pentru 2027 vizează astfel de qubiți distribuiți pe mai multe cipuri și conectați între ei. Este o provocare mai complexă decât simpla creștere a numărului fizic de qubiți.
2029 este anul pentru un sistem tolerant la erori
IBM își propune să ajungă la un calculator cuantic tolerant la erori până în 2029. Pentru acest obiectiv, compania trebuie să rezolve atât problemele de corecție a erorilor, cât și pe cele de scalare a hardware-ului.
Noua platformă de răcire este una dintre componentele acestei strategii. Ea nu reprezintă singură soluția pentru dezvoltarea unui calculator cuantic practic.
Dacă testele vor confirma fiabilitatea pe termen lung, modulele dreptunghiulare ar putea permite extinderea sistemelor către mai multe procesoare. Pentru IBM, următorul pas important este demonstrarea funcționării stabile a acestora la scară mai mare.
Un reper util pentru urmărirea progresului va fi comparația dintre numărul de qubiți fizici și cei programabili pe care IBM îi va anunța în următorii ani.
VIDEO
About the Author
