IBM povezao svoje kvantne frižidere na -273°C, korak bliže računaru koji ne greši

IBM je predstavio novi modularni sistem ultrahladnih jedinica namenjen povezivanju stotina kvantnih čipova, rešavajući tako jedan od najvećih infrastrukturnih problema u ovoj oblasti. Kompanija tvrdi da će joj ovaj sistem omogućiti da do 2029. godine napravi prvi kvantni računar na svetu koji je otporan na greške.

Takvi sistemi koriste tehnike kvantne korekcije grešaka kako bi u realnom vremenu ispravljali šum i omogućili neprekidno izvršavanje kvantnih operacija. Kada bi naučnici postigli ovakvu stabilnost, mogli bi da sprovode istraživanja u hemiji, nauci o materijalima i teorijskoj fizici daleko izvan mogućnosti današnjih superkompjutera, bez straha da će greške obesmisliti rezultate.

Preporučujemo

Do sada je jedna od najvećih prepreka između današnjih sistema, koji su podložni greškama, i budućih superprovodnih kvantnih računara sposobnih za stotine miliona besprekornih operacija, bila upravo infrastruktura. Predstavnici IBM-a kažu da su ovaj problem rešili modularnim, međusobno povezanim kvantnim frižiderima.

Novi kriogeni sistem sastoji se od pojedinačnih jedinica visine i širine oko 2,4 metra, sa unutrašnjim kapacitetom od oko 0,25 kubnih metara. Izgleda i radi slično kao kućni frižider, ali može da dostigne temperature do 10 milikelvina, odnosno minus 273,14 stepeni Celzijusa, što je više od 180 puta hladnije od dubokog svemira. Ovako niske temperature neophodne su da bi superprovodne procesorske jedinice ispravno funkcionisale, a modularni dizajn omogućava inženjerima da kapacitete sistema šire postepeno, korak po korak.

Zašto kvantni čipovi zahtevaju ovoliku hladnoću

Kvantni računari, poput klasičnih, koriste ugrađena kola, takozvana logička kola, za izvršavanje operacija. Na jedan čip može da stane ograničen broj kjubita, a svaki čip mora da se ohladi ispod 15 milikelvina kako bi ispravno radio u IBM-ovoj arhitekturi. Razlog leži u tome što su kjubiti po prirodi izuzetno osetljivi na šum i mnogo skloniji greškama od klasičnih komponenti, pa je neophodno svesti uticaj toplote i elektromagnetnih talasa na minimum.

Da bi postigli ovakve temperature, inženjeri koriste kriogenu opremu trećih strana, zasnovanu na helijumskim kompresorima uparenim sa komercijalnim rashladnim motorima. Termička zaštita se obezbeđuje pomoću vakuumski zapečaćenih kućišta, zaštite od elektromagnetnih smetnji i višeslojnih izolacionih štitova. Modulima je potrebno više od četiri dana da dostignu temperaturu od oko 4 kelvina, dok se konačan pad ispod 15 milikelvina dešava ubrzo nakon toga.

Ključna inovacija koja omogućava povezivanje modula jesu takozvani L-spojnice, superprovodni kablovi dužine oko metar. Oliver Dajal, potpredsednik za kvantne operacije u IBM-u, objasnio je da se kvantne operacije između kjubita obično izvode direktno na čipu, uz pomoć spojnica koje pokrivaju vrlo kratke razdaljine. L-spojnice omogućavaju isti efekat, ali preko aluminijumskog superprovodnog kabla dužine do metar, što predstavlja osnovu modularnog dizajna kompanije.

IBM planira da svoju novu kriogenu arhitekturu uvede 2027. godine, sa sistemima koji će u početku koristiti dve do tri jedinice i podržavati oko 1.000 kjubita ukupno. Cilj je da se do 2029. godine, sa dolaskom kvantnog računara pod nazivom Starling, dostigne 100 miliona kvantnih operacija u jednoj sesiji. Za sada su naučnici pokazali samo da dva kriogena modula mogu istovremeno da se ohlade do potrebne temperature i da se međusobno povežu, uz osnovna testiranja logičkih kola pomoću procesora Flamingo, dok složenije operacije tek predstoje.

Džeri Čou, tehnički direktor IBM-a za kvantno superračunarstvo, izjavio je da je naučni deo puta ka otpornosti na greške već utvrđen, a da je najveći deo posla koji preostaje inženjerski, kroz hiljade manjih tehničkih koraka na procesorima, softveru, kontrolama, infrastrukturi i korekciji grešaka.

Druge laboratorije za kvantno računarstvo trenutno koriste sopstvene, samostalne sisteme hlađenja, dok se pojedini kvantni sistemi razvijaju tako da rade na sobnoj temperaturi, koristeći fotone ili veštački proizvedene dijamante kao kjubite. Tokom konferencije za novinare, predstavnici IBM-a su izjavili da će Starling jednog dana postati prvi kvantni računar na svetu otporan na greške, iako i druge kompanije rade na istom cilju, pa ostaje da se vidi ko će prvi stići do njega.

(Telegraf.rs)