IBM on esitellyt uuden sukupolven kvanttipiirinsä. Vain reilu vuosi 65-kubittisen Hummingbird-suorittimen jälkeen yhtiön esitteli IBM Quantum Summit 2021 -tapahtumassa Eagle-suorittimen, jossa on 127 kubittia.
Eagle-suorittimessa hyödynnetään edeltäjistä Falconista ja Hummingbirdistä saatuja oppeja, kuten virheitä vähentävää kubittijärjestelyä ja arkkitehtuuria, jolla voidaan minimoida tarvittavien komponenttien määrä. Suorittimen kehittyessä täytyy myös järjestelmien kehittyä. IBM Quantum System Two on suunniteltu toimimaan tulevien 433- ja 1 121-kubittisten suorittimien kanssa.
Eagle-suorittimen myötä olemme siirtyneet kehitysvaiheeseen, jossa kvanttipiirejä ei enää voi luotettavasti simuloida perinteisillä järjestelmillä. Suorittimessa hyödynnettävät uudet tekniikat mahdollistavat ohjausjohtimien sijoittamisen sirulla eri fyysiseen kerrokseen kuin missä kubitit sijaitsevat. Tämä toteutus mahdollistaa kubittien määrän merkittävän lisäämisen laskennan laadun kärsimättä.
Kasvanut kubittien määrä antaa mahdollisuuden tutkia käsillä olevia haasteita aivan uudella tasolla. Sen ansiosta voidaan kehittää aiempaa kompleksisempia kokeellisia menetelmiä ja sovellutuksia, kuten koneoppimisen optimointia tai uusien molekyylien ja materiaalien mallintamista.
Eagle on ensimmäinen kvanttisuoritin, jonka mittakaava tekee luotettavan simuloinnin perinteisin järjestelmin mahdottomaksi. Jos 127-kubittisen suorittimen tilaa kuvattaisiin perinteisillä biteillä, niitä olisi enemmän kuin maailman 7,5 miljardissa ihmisessä on atomeja yhteensä.
IBM mittaa laitteiston suorituskyvyn edistymistä kolmen määritteen avulla: skaalautuvuus, laatu ja nopeus. Skaalautuvuudella mitataan sitä, kuinka suuri ratkaisuvaihtoehtojen määrä on käytettävissä. Laatua puolestaan mitataan kvanttivolyymillä ja nopeutta uudelle metriikalla nimeltä CLOPS.
Lue lisää CLOPSista täällä.
Eagle-suoritin on näin aluksi kokeellisessa käytössä valikoiduille IBM Quantum Networkin jäsenille.
Vuonna 2019 IBM julkisti IBM Quantum System One -järjestelmän, joka oli maailman ensimmäinen integroitu kvanttilaskentajärjestelmä. Siitä lähtien IBM on kehittänyt järjestelmää pilvipohjaisten palveluiden perustaksi. Järjestelmiä on otettu käyttöön esimerkiksi Saksan Fraunhofer-instituutissa, joka on Saksan johtava tieteellinen tutkimuslaitos ja Japanissa Tokion yliopistossa. Järjestelmän tulee ottamaan käyttöön myös Yhdysvaltalainen Cleveland Clinic. Lisäksi julkistimme tänään uuden kumppanuuden Etelä-Koreassa Soulissa sijaitsevan Yonsein yliopiston kanssa maan ensimmäisen kvanttijärjestelmän käyttöönottamiseksi.
Nyt IBM esittelee Quantum System Twon, joka on suunniteltu vastaamaan tulevien 433- ja 1121-kubittisten suorittimien vaatimuksia. Suunnittelun perustana on ollut modulaarisuus. Suoritinten kehittyessä järjestelmiltä vaaditaan joustavuutta ja kykyä kehittyä tarpeiden mukaan. Tämä pitää sisällään esimerkiksi hallinta- ja jäähdytysjärjestelmän, joiden avulla kvanttikonetta ohjataan. Järjestelmässä on uuden sukupolven skaalautuva kubittien ohjauselektroniikka sekä entistä tehokkaammat kryogeeniset komponentit.
IBM Quantum System Twossa nähdään uuden sukupolven kryogeeninen jäähdytysalusta, joka on suunniteltu yhdessä suomalaisen Bluefors Cryogenicsin kanssa. Alusta hyödyntää kuusikulmioihin perustuva rakennetta, joka maksimoi tilan suurempien prosessorien tarvitsemille tukilaitteistoille varmistaen samalla laitteiston helpon huollettavuuden. Ominaisuudet mahdollistavat myös usean järjestelmän linkittämisen toisiinsa.
Ensimmäisen IBM Quantum System Two -järjestelmän arvioidaan olevan toimintakunnossa vuonna 2023.
Tekoäly, kehittyneet yhteydet ja tietoturva muuttavat sulautettujen järjestelmien arkkitehtuureja. Laskentateho kasvaa nopeasti samaan aikaan, kun laitteiden fyysinen koko pienenee. Tietoturva, datan hallinta ja uudet säädökset lisäävät vaatimuksia niin yhteyksille kuin suunnittelullekin. Samalla laitevalmistajat pyrkivät nopeuttamaan tuotekehitys- ja testaussyklejään.