IBM hat heute offiziell die neuen Quantenprozessoren und das Konzept der kommerziellen Quantencomputer von morgen, den Quantum System Two-Maschinen, vorgestellt. Nach Angaben des Unternehmens hat es die Schwelle erreicht, ab der eine neue und erstaunliche Welt des Quantencomputings beginnt, die alle erdenklichen Möglichkeiten klassischer Computer übertrifft. Die Tür zu dieser Welt ist noch nicht geöffnet, aber IBM weiß bereits, wie es geht.
Ein entscheidender Faktor für den Einstieg in die Welt des massiven Quantencomputings war die Entwicklung eines Quantenprozessors mit mehr als hundert supraleitenden Qubits. Das Skalierungsproblem bei supraleitenden Qubits ist ein wunder Punkt, da sie alle in einer begrenzten kryogenen Anlage untergebracht sind und mehrere Kabel benötigen, um Quantenzustände zu kontrollieren und zu messen. Auch die Steuerungs- und Messgeräte sind umfangreich, ebenso wie sehr komplexe Schnittstellenschaltungen mit externen Signalinterpretationssystemen oder einfacher mit konventionellen Supercomputern, die Quantensysteme steuern.
Die Verwaltung von einem Dutzend oder mehr supraleitenden Qubits ist keine schwierige Angelegenheit, aber wenn ihre Zahl hundert überschreitet und bis zu tausend oder mehr geht, wird die technische Aufgabe, all dies in einem vernünftigen Umfang unterzubringen, entmutigend. IBM löste dieses Problem und führte das Konzept eines skalierbaren Quantensystems Quantum System Two und das Konzept von Computerräumen aus vielen solcher Systeme ein.
Aber lassen Sie uns zunächst ein paar Worte zum neuen 127-Qubit-IBM-Eagle-Prozessor sagen. Die Architektur des Platzierens von Qubits auf einer der Schichten des Eagle-Prozessors erbt die Heavy-Hex-Architektur alternierender Sechsecke, die IBM in den 27-Qubit-Falcon-Prozessoren verwendet hat, auf denen heute Quantum System One Quantencomputer hergestellt werden. An den Ecken und Flächen der Sechsecke befinden sich Qubits, die mit zwei oder drei benachbarten Qubits in Kontakt stehen und diesen zugeordnet werden können. Der 127-Qubit-Prozessor unterscheidet sich jedoch stark vom 27-Qubit-Prozessor dadurch, dass er in einem Paket mehrschichtig ist.
Ohne die geschichtete Konfiguration wäre eine Skalierung nicht möglich. Die Kontroll- und Messquantenzustände der Linie sind auf mehreren Ebenen beabstandet, was zur Kompaktheit beigetragen hat. Außerdem hat IBM auf Signal-Multiplexing umgestellt, während in der Vergangenheit jedes Qubit von einem einzelnen Satz von Leitern und einzelnen Elektronikblöcken gesteuert wurde. Ohne all dies wäre es unmöglich, die 100-Qubit-Linie zu überschreiten, sagt das Unternehmen. Außerdem eröffnet der vorgeschlagene Pfad die Möglichkeit, die 500-Qubit- und 1000-Qubit-Grenze schnell zu überschreiten, was fantastisch aussieht.
Durch die hochdichte Platzierung der Qubits und die Versiegelung der Grenzflächen konnte viel Platz im kryogenen System gewonnen werden. Dies bringt uns zu einem neuen Konzept des Quantencomputer-Rack, das IBM Quantum System Two nennt. IBM arbeitet mit Bluefors-Ingenieuren an der Entwicklung des Racks.
Bluefors arbeitet an einer neuen kryogenen Plattform mit mehr Innenraum für leistungsstärkere Zusatzgeräte und einfachere Systemwartung. Wie es aussehen wird, zeigt das obige Video, das auch das Konzept der Computerräume auf der neuen Plattform verrät.
IBM hat derzeit kein einziges funktionierendes System der nächsten Generation. Das erste Quantum System Two soll 2023 in Betrieb gehen.
2021-11-17 17:24:43
Autor: Vitalii Babkin