وبالمقارنة مع معالج إيجل، فقد حسّن معالج هيرون أداء الجهاز بثلاث إلى خمس مرات، كما وصل معدل الخطأ فيه إلى مستوى قياسي منخفض، أي أقل بمقدار الثلثين من المعالجات الكمومية السابقة. السباق العالمي لتطوير الحواسيب العملاقة يجري على قدم وساق. لقد تفاجأت شركة IBM وألقت بطاقتها الرابحة. أطلقت يوم الاثنين أقوى شريحة حوسبة كمومية للشركة حتى الآن، بالإضافة إلى الكمبيوتر الكمي IBM Quantum System 2، وصاغت مخططًا كبيرًا لإنتاج أجهزة الكمبيوتر العملاقة في عام 2033.

شريحة الحوسبة الكمومية، معدل الخطأ يصل إلى مستوى قياسي

في 4 ديسمبر بالتوقيت المحلي، أطلقت شركة IBM شريحة الحوسبة الكمومية "IBM Quantum Heron" (Heron) لأول مرة في قمة Quantum Summit للشركة.هذا هو أول معالج كمي على المستوى العملي لشركة IBM في التاريخ.


ويحتوي معالج "هيرون" على 133 كيوبتا ثابتة التردد، متجاوزا الـ 127 كيوبتا الموجودة في معالج "إيجل".

وقالت IBM أنه بالمقارنة مع "النسر"، "وقد حسّن معالج Heron أداء الجهاز من ثلاث إلى خمس مرات، كما وصل معدل الخطأ فيه إلى مستوى قياسي منخفض، أي أقل بمقدار الثلثين من المعالجات الكمومية السابقة.

وفي العام المقبل، سينضم المزيد من معالجات Heron إلى أسطول أنظمة IBM الرائدة في الصناعة من الأنظمة ذات النطاق النفعي.

تم الكشف عن نظام معياري جديد، وأجهزة الكمبيوتر العملاقة ليست بعيدة عن أن تصبح حقيقة واقعة

بالإضافة إلى ذلك، أطلقت شركة IBM أيضًا أول حاسوب كمي للشركة، وهو IBM Quantum System 2، بأكثر من 1000 كيوبت، وهو ما يعادل الكيوبتات الموجودة في أجهزة الكمبيوتر العادية. يُذكر أن،سيتم تشغيل الكمبيوتر الكمي بواسطة ثلاثة معالجات Heron.


لقد أظهرت شركة IBM للصناعة نظامًا معياريًا جديدًا يربط المعالجات داخل الأجهزة ثم يربط الأجهزة معًا لتكوين نظام معياري، عند دمجه مع رمز جديد لتصحيح الأخطاء،ومن المتوقع أن يتم إنتاج آلة كمومية مقنعة في عام 2033، أي حاسوب عملاق يتضمن 1000 كيوبت منطقي، مما يطلق طاقة الحوسبة الكمومية بالكامل.

وقال داريو جيل، نائب الرئيس الأول ومدير الأبحاث في شركة IBM: "نحن في عصر يتم فيه استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية كأدوات لاستكشاف حدود جديدة في العلوم".

"مع استمرارنا في تطوير الأنظمة الكمومية وتوسيع نطاقها وتقديم القيمة من خلال البنية المعيارية، سنواصل تحسين جودة مجموعة التكنولوجيا الكمومية على نطاق المرافق لدينا ونضعها في أيدي مستخدمينا وشركائنا الذين سيدفعون حدود التكنولوجيا الكمومية إلى مشاكل أكثر تعقيدًا."

العقبة الرئيسية أمام الحوسبة الكمومية هي الاحتمالية العالية للخطأ

بالمقارنة مع أجهزة الكمبيوتر التقليدية، تستخدم الحوسبة الكمومية التشابك الكمي والتراكب لتحقيق قدرات حوسبة متوازية أكثر قوة، وتكون سرعة الحساب أسرع بكثير.

ومع ذلك، فإن هذه الحالات الكمومية أيضًا متقلبة وعرضة للخطأ. لحل هذه المشكلة، يحاول الفيزيائيون إقناع العديد من الكيوبتات الفيزيائية (على سبيل المثال، كل كيوبت فيزيائي أو أيون واحد مشفر في دائرة فائقة التوصيل) لتشفير كيوبت معلوماتي واحد بشكل جماعي، وهو ما يسمى "الكيوبت المنطقي".

يقول الباحثون عمومًا إن أحدث تقنيات تصحيح الأخطاء تتطلب أكثر من 1000 كيوبت فيزيائية لكل "كيوبت منطقي"، وأن الآلة التي يمكنها إجراء حسابات مفيدة ستحتاج إلى ملايين الكيوبتات الفيزيائية.

لكن في الأشهر الأخيرة، أصبح الفيزيائيون مهتمين بشكل متزايد بمخطط بديل لتصحيح الأخطاء يسمى فحص التكافؤ الكمي منخفض الكثافة (qLDPC).

وفقا للطبعة الأولية رقم 1 من باحثي شركة IBM، سيتم تخفيض هذا الرقم بعامل 10 أو أكثر. وقالت الشركة إنها ستركز الآن على بناء الشريحة، المصممة لاستيعاب بعض الكيوبتات المصححة بواسطة qLDPC بين 400 كيوبت مادية أو نحو ذلك، ثم ربط الرقائق معًا.

وقال ميخائيل لوكين، عالم الفيزياء في جامعة هارفارد في كامبريدج، ماساتشوستس، إن النسخة الأولية من IBM كانت "عملًا نظريًا ممتازًا".

قال لوكين: "ومع ذلك، يبدو أن تنفيذ هذا النهج باستخدام الكيوبتات فائقة التوصيل أمر صعب للغاية، وقد يستغرق الأمر سنوات حتى محاولة إجراء تجارب إثبات المفهوم على هذه المنصة".

المشكلة هي أن تقنية qLDPC تتطلب أن يكون كل كيوبت متصلاً مباشرة بما لا يقل عن 6 كيوبتات أخرى. في الشريحة التقليدية فائقة التوصيل، يتم توصيل كل كيوبت بـ 2-3 كيوبتات مجاورة فقط.

لكن أوليفر ديال، عالم فيزياء المادة المكثفة وكبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة IBM Quantum في مركز أبحاث IBM Thomas J. Watson في يوركتاون هايتس، نيويورك، قال إن الشركة لديها خطة: ستضيف طبقة من الرقائق الكمومية إلى تصميم الكمبيوتر الكمي الخاص بها للسماح بالاتصالات الإضافية التي يتطلبها مخطط qLDPC.

وقال جاي جامبيتا، نائب رئيس قسم الكم في شركة IBM، إن الشركة تتبع نهجًا ثنائي المسار لإعداد الأجهزة، بما في ذلك تطوير القدرة على تصنيع الكيوبتات عالية الجودة بكميات كبيرة على أساس مستدام.

وقال إن كوندور، الذي يحتوي على أكثر من 1121 كيوبتًا فائق التوصيل، يُظهر أن الشركة في حالة جيدة على هذه الجبهة. كشفت شركة IBM النقاب عن المعالج يوم الاثنين.

وقال غامبيتا لوسائل الإعلام: "إنها كيوبتات أصغر بنحو 50%". "العائد موجود - عائدنا يقترب من 100٪."

المشكلة الثانية التي تعمل عليها شركة IBM هي الحد من الأخطاء التي تحدث عند التشغيل على وحدة واحدة أو أزواج من الكيوبتات.

يؤدي تغيير حالة الكيوبت إلى إنشاء إشارات خفية يمكن أن تتسرب إلى الكيوبتات المجاورة، وهي ظاهرة تُعرف باسم الحديث المتبادل. "Heron" هو معالج أصغر بين المعالجات الجديدة ويمثل أربع سنوات من الجهود التي بذلها فريق البحث والتطوير في شركة IBM لتحسين أداء البوابة.

وقال جامبيت: "إنه جهاز جميل". "إنه أفضل بخمس مرات من الجهاز السابق، ويحتوي على أخطاء أقل بكثير، ولا يمكن قياس التداخل في الواقع."

متى سيتم تسويق الحوسبة الكمومية؟

على الرغم من أن هذا البحث في مجال الحوسبة الكمومية يمثل علامة بارزة، إلا أن تسويقه ظل بعيد المنال حتى الآن.

"قال ديال: "لقد كان دائمًا حلمًا وكان دائمًا حلمًا بعيدًا". "إن جعله قريبًا بما يكفي لنرى ما نحن عليه اليوم هو أمر ضخم بالنسبة لي. "

قامت شركة IBM بتوسيع خارطة طريق التطوير الكمي الخاصة بها لمدة 10 سنوات حتى عام 2033 لبناء أنظمة ذات قدرات حوسبة وتصحيح أخطاء أكثر قوة.


بالإضافة إلى ذلك، تخطط شركة IBM بحلول نهاية عام 2024 لإنشاء ثمانية مراكز للحوسبة الكمومية في الولايات المتحدة وكندا واليابان وألمانيا لضمان استخدام النظام الكمي الثاني على نطاق واسع من قبل الباحثين.

وقال غامبيتا أيضًا:"يستغرق الأمر بعض الوقت حتى ننتقل من القيمة العلمية إلى القيمة التجارية." "لكن يبدو لي أن التمييز بين البحث والتسويق أصبح أكثر صرامة."

قال باحثو شركة IBM إن التطورات الأخيرة عززت ثقتهم في الإمكانات طويلة المدى للحوسبة الكمومية، على الرغم من أنهم لم يصلوا إلى حد التنبؤ بموعد دخول الحوسبة الكمومية إلى الاتجاه التجاري السائد.