Kvantni preboj, ki odpravlja dolge premore med izračuni

Razvoj kvantnega računalništva obeta reševanje izjemno zahtevnih matematičnih in znanstvenih izzivov v le nekaj sekundah, medtem ko bi današnji najzmogljivejši superračunalniki za enake naloge potrebovali več let. Ta tehnologija odpira vrata do hitrejših raziskav na področjih podnebnih sprememb, razvoja novih zdravil in sintetičnih materialov ter naprednih rešitev za čisto energijo. Podjetje IBM namerava na tem področju do leta 2033 izdelati sisteme z več kot 2.000 kubiti ter milijardo vezij v okviru svoje platforme IBM Quantum Platform. Pomemben vmesni cilj predstavlja odpravljanje napak na sistemih z 200 kubiti in 100 milijoni »vrat«, kjer procesor IBM Nighthawk r2 s svojimi »7.500 vrati« postavlja povsem nov mejnik.

Pri dosedanjem delovanju kvantnih sistemov je glavno opazno zamudo predstavljala pogojna ponastavitev, pri kateri so morali kubiti pred novim krogom računskih operacij počivati v osnovnem stanju. Ta premor je običajno trajal več sto mikrosekund in ustvarjal izrazito ozko grlo. Podjetje IBM je to težavo pri procesorju IBM Nighthawk r2 rešilo z vgradnjo disipativne naprave za ponastavitev, ki s pomočjo sklopnika z visokim dinamičnim razponom programabilni kubit po potrebi takoj vrne v osnovno stanje. Čas ohranjanja energije kubita se je tako skrajšal z 200 mikrosekund na okoli 25 nanosekund.

Ker ima vsak kubit lastno povezavo s sklopnikom, poteka ponastavitev povsem neodvisno, ne da bi to vplivalo na sosednje elemente. Skupni čas mirovanja med posameznimi krogi se je tako zmanjšal na zgolj eno mikrosekundo, kar omogoča doseganje hitrosti do 100.000 vezij na sekundo. To je 25-krat hitreje v primerjavi s predhodnim modelom IBM Heron.

Hitrejša ponastavitev hkrati zmanjšuje začetne napake za 25-krat, procesor IBM Nighthawk r2 pa uporablja mrežno strukturo, v kateri je večina kubitov povezana s štirimi najbližjimi sosedi. Dejanska stabilnost in zanesljivost teh izjemnih hitrosti pa bosta vidni šele ob dolgotrajnejših preizkusih zunanjih raziskovalcev na platformi IBM Quantum Platform.