ComputerTrends magazin 2024.01.17.

KIS
ENDRE
INNOVÁCIÓ
IBM
Kezdődik
a kvantumhasznosság kora
A világ legnagyobb teljesítményű kvantumprocesszorát és első, kereskedelmi
forgalomban elérhető kvantumszámítógépének második nemzedékét jelentette be
az IBM Quantum Summit konferenciáján. A gyártó ismertette fejlesztési ütemtervét is,
amellyel tíz éven belül valóra váltja a kvantumcentrikus szuperszámítógépek ígéretét.
Fotók: Ryan Lavine az IBM számára
Kvantumhasznosságról akkor beszélhetünk,
ha egy kvantumszámítógép
képes megbízható számításokat
végezni olyan léptékben, amely meghaladja
a nyers erővel működő – és a számítási
problémákra pontos megoldásokat
adó – klasszikus számítási módszereket.
A múlt év végén, decemberben New
Yorkban megtartott IBM Quantum Summit
konferenciáján a gyártó bemutatta az
ilyen, szolgáltatásra érett, közmű kategóriájú
(utility-scale) processzorsorozatának
első tagját, az IBM Quantum Heron
processzort, amelynek architektúrája
négy év fejlesztőmunka eredményeként az
eddigi legnagyobb teljesítményt és legalacsonyabb
hibarátát biztosítja.
Ugyancsak a konferencián mutatkozott
be az IBM Quantum System Two, a
gyártó első, moduláris kvantumszámítógépe,
amely az IBM kvantumcentrikus
szuperszámítógép-architektúrájának
sarokköve. A Quantum System Two első
példánya a New York állambeli Yorktown
városában lépett üzembe, és a támogató
vezérlőelektronika mellett három
IBM Heron processzort tartalmaz. A 4,5
méter magas kvantumszámítógép szinte
teljes vákuumban, a mélyűrben tapasztalhatónál
is alacsonyabb hőmérsékleten
működik.
Az idei év végére a három Heron
processzor mindegyike 5 ezer műveletet
fog végrehajtani egyetlen kvantumáramkörben,
ami önmagában figyelemre
méltó teljesítmény. A kvantumáramkör
olyan számítási rutin, amely kvantumadatokon,
például qubiteken végzett
koherens kvantumműveletekből áll. A
Quantum System Two igazi erejét azonban
moduláris felépítése adja, amely lehetővé
teszi a következő 5 évben megjelenő,
mind nagyobb teljesítményű és hibatűrésű
kvantumprocesszorokat tartalmazó
gépek összekapcsolását, így az
IBM – szintén a konferencián ismertetett,
kibővített – fejlesztési ütemterve szerint
a számítógép 2029-ben már 100 millió
műveletet fog futtatni egyetlen kvantumáramkörön
belül, 2033-ra pedig ez a
szám eléri az 1 milliárdot, és a kvantumcentrikus
szuperszámítógépek kibontják
a technológia teljes potenciálját.
IBM Quantum System Two: a gyártó első moduláris kvantumszámítógépe
Kvantumközmű kutatáshoz
Tavaly júniusban a Nature tudományos folyóiratban
jelent meg a mérföldkőnek számító
tanulmány (Evidence for the utility of quan -
tum computing before fault tolerance),
amelyben az IBM Quantum és a Berkeley
Egyetem kutatói a kvantumhasznosság
elérését bizonyították. A számítástudományi
és más kutatók így már a kvantumszámítógépeket
is használhatják olyan nagyméretű
számítási problémák megoldására,
amelyek korábban csak a klasszikus közelítő
módszerek számára voltak elérhetők
– méghozzá jellemzően olyan problémaspecifikus
közelítő módszerek számára,
amelyeket gondosan az adott probléma
egyedi struktúráira szabtak.
Óriási mérföldkő ez a terület történetében,
mivel a közelmúltig minden kvantum -
számítógép kis, kísérleti eszköz volt
csupán, amelyet elsősorban a kvantumszámítás
tanulmányozására használtak,
mutatott rá az IBM. A kvantumhasznosság
korszakába lépünk, ami azt jelenti, hogy
a ma rendelkezésünkre álló kvantumszámítógépek
már értékes, hasznos esz -
közök, azokat a kutatók értelmes tudományos
problémák megoldására használhatják.
– Határozottan abban a korszakban
járunk, amelyben a kvantumszámítógépeket
eszközként használhatjuk a tudomány
új határainak feltárására – mondta
a bejelentések kapcsán Dario Gil, az IBM
alelnöke és kutatási igazgatója. – Ahogy
továbbfejlesztjük a kvantumrendszerek
skálázhatóságát és moduláris architektúráját,
amelyen keresztül értéket
teremtenek, tovább növeljük a közüzemi
kvantumtechnológiai stack minőségét,
és az felhasználóink, partnereink kezébe
adjuk, akik egyre összetettebb problémák
megoldását fogják vele megcélozni.
Az IBM és a Berkeley Egyetem kutatói a
127 qubites IBM Quantum Eagle proceszszorral
bizonyították, hogy a gyártó
kvantumszámítógépei a már tudományos
eszközként szolgálhatnak a kémia, a fizika
és az anyagtudományok problémaköreinek
kutatásában. Bemutatójuk óta olyan
szervezetek vezető kutatói, tudósai és
mérnökei terjesztették ki a kvantumszámítás
demonstrációit, és erősítették meg
értékét az eddig feltérképezetlen számítási
területek feltárásában, mint az Egyesült
Államok Energiaügyi Minisztériumának
Argonne Nemzeti Laboratóriuma, a Tokiói
Egyetem, a Washingtoni Egyetem, a Kölni
Egyetem, a Harvard Egyetem, a Qedma,
az Algorithmiq, a Berkeley Egyetem,
a Q-CTRL, a Fundacion Ikerbasque, a
Donostia Nemzetközi Fizikai Központ és a
Baszkföldi Egyetem, valamint az IBM.
Munkáik között olyan kutatások is szerepelnek,
amelyek már az új, 133 qubites
Quantum Heron processzoron futnak,
ehhez az IBM a felhőben ad hozzáférést.
Az IBM Heron a kvantumprocesszorok új
osztályát képviseli, mind teljesítmény, mind
hibaráta tekintetében ötször jobb a korábbi
36 | ComputerTrends | 2024. január