IBM은 양자 오류 수정에 대한 새로운 접근 방식을 다룹니다

IBM은 새로운 양자 컴퓨팅 아키텍처를 공개했습니다. 이 사전은 2029 년까지 고객이 이용할 수있는 Starling이라는 대규모 결함 내성 양자 컴퓨터를 구축하려는 목표를 뒷받침 할 것입니다.

양자 컴퓨터가 구축 된 큐 비트 (비트의 양자 동등성)의 고유 한 신뢰성으로 인해 오류 수정은 신뢰할 수있는 대규모 장치를 구축하는 데 중요합니다. 오류-수정 접근법은 각 정보 단위의 정보를 많은 물리적 큐빗에 전파하여 “논리 큐빗”을 만듭니다. 이것은 개별 물리적 큐빗의 오류에 대한 중복성을 제공합니다.

가장 인기있는 접근법 중 하나는 표면 코드로 알려져 있으며, 논리적 인 큐 비트 하나를 구성하려면 약 1,000 개의 물리적 큐빗이 필요합니다. 이것은 IBM이 처음에 초점을 맞춘 접근 방식 이었지만, 회사는 결국 하드웨어를 지원하기 위해 하드웨어를 만드는 것이“엔지니어링 파이프 꿈”이라고 IBM Quantum의 부사장 인 Jay Gambetta는 언론 브리핑에서 말했다.

2019 년경, 회사는 대안을 조사하기 시작했습니다. 출판 된 논문에서 자연 작년에 IBM 연구원들은 표면 코드에 필요한 큐 비트 수의 약 10 분의 1이 필요한 Quantum 저밀도 Parity Check (QLDPC) 코드라는 새로운 오류 수정 체계를 설명했습니다. 이제이 회사는이 새로운 접근 방식을 실현할 수있는 새로운 양자 컴퓨팅 아키텍처를 공개했습니다.

IBM 동료 인 감베 타 (Gambetta)는“우리는 Quantum Error Correction에 코드를 깨뜨 렸으며, 최초의 대규모 결함에 대한 내성 양자 컴퓨터를 구축하려는 계획입니다. “우리는 과학보다는 이러한 기계를 구축하는 것이 엔지니어링의 문제라고 확신합니다.”

IBM은 새로운 양자 로드맵을 공개합니다

IBM은 올해 말에 Loon이라는 프로세서를 사용 하여이 아키텍처를 실현하는 첫 번째 단계를 밟을 것입니다. 이 칩에는 동일한 칩에 먼 큐브를 연결할 수있는 커플러가있어 QLDPC 코드를 구현하는 데 중요합니다. 이러한 “비 국한적”상호 작용은 표면 코드보다 접근 방식을 더 효율적으로 만드는 이유이며, 이는 이웃과의 의사 소통에만 의존합니다.

새로운 아키텍처의 세부 사항과 함께 출시 된 로드맵에 따르면, 회사는 2026 년에 Kookaburra라는 후속 프로세서를 구축하여 논리적 처리 장치와 양자 메모리를 모두 특징으로 할 계획입니다. 이것은 후속 시스템이 구축 될 기본 모듈의 첫 번째 데모가 될 것입니다. 이듬해 IBM은이 두 모듈을 서로 연결하여 Cockatoo라는 장치를 만들 계획입니다.

로드맵은 IBM의 계획된 상업 제품 인 Starling을 만드는 데 사용되는 모듈의 수를 자세히 설명하지 않지만 컴퓨터에는 200 개의 논리 큐브가 있으며 1 억 개의 양자 운영을 실행할 수 있습니다. 양자-프로세서 기술 팀을 이끌고있는 IBM Fellow 인 Matthias Steffen은 정확히 얼마나 많은 물리적 큐브트가 필요하지 않을 것이라고 말했다. 그러나 새로운 아키텍처는 10 개의 논리 큐 비트를 만들기 위해 수백 개의 물리적 큐브의 순서를 요구할 것으로 보인다고 그는 덧붙였다.

IBM은 2028 년까지 Starling을 구축 할 계획이며, 다음 해에 클라우드에서 사용할 수 있도록 계획합니다. 그것은 뉴욕 주 Poughkeepsie에있는 새로운 양자 데이터 센터에 보관 될 것이며 IBM의 현재 로드맵 인 Blue Jay라는 2,000 개의 논리 큐 비트 기계 코드 인 IBM의 최종 시스템의 기초를 마련 할 것입니다.

Gartner의 부사장 인 Mark Horvath는 IBM의 새로운 아키텍처는 이전 기술에 대한 상당한 발전이라고 밝혔다. 새로운 칩의 연결성 향상은 실질적으로 더 강력하고 3D 제작의 상당한 혁신으로 백업됩니다. Horvath는 IBM이 200 개의 논리적 큐브에 도달하는 데 도움이된다면, 양자 컴퓨터를 실질적인 문제를 해결하는 영역으로 가져올 것이라고 말했다.

그러나 Horvath는 모듈 식 접근법 IBM이 은행에 도착하기 위해 은행이 도전 할 수 있다고 덧붙였다. “이것은 매우 복잡한 작업입니다.”라고 그는 말합니다. “나는 그것이 결국 효과가있을 것이라고 생각합니다. 그것은 단지 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 멀었습니다.”

남은 가장 큰 장애물 중 하나는 장치 전체의 게이트 충실도를 향상시키는 것입니다. 이 새로운 아키텍처를 성공적으로 구현하기 위해서는 IBM의 Steffen이 인정했지만 오류율은 몇 배나 낮아야합니다. 앞으로의 주요 경로 중 하나는 기본 큐 비트의 일관성 시간을 개선하는 것입니다. 이는 양자 상태를 유지할 수있는 시간을 나타냅니다. Steffen은“우리는 이것이 게이트 오류를 ​​개선하기위한 주요 병목 현상 중 하나라는 증거가 있습니다.

고립 된 테스트 장치에서 IBM은 평균 일관성 시간을 2 밀리 초로 밀어 넣었지만 더 큰 칩으로 변환하는 것은 간단하지 않습니다. Steffen 은이 회사는 최근 Heron 칩으로 진전을 이루며 약 150 ~ 250 마이크로 초로 진행했다고 말했다.

시스템과 앰프의 여러 부분을 함께 연결하는 커넥터를 포함하여 Steffen은 인프라를 지원하는데도 중요한 엔지니어링 문제도 남아 있다고 말했다. 그러나 새로운 아키텍처의 가장 큰 장점은 물리적 큐 비트 수가 감소하기 때문에 훨씬 적은 구성 요소가 필요하다는 것입니다. “이것은 우리가 이러한 QLDPC 코드에 대해 매우 흥분하는 이유 중 하나입니다. 왜냐하면 그것은 비 Quantum 프로세서 오버 헤드를 모두 줄이기 때문입니다.”

이 이야기는 2025 년 6 월 10 일에 업데이트되어 IBM의 현재 로드맵에 대한 세부 정보를 수정했습니다.