IBM plaanib kuni 2029. aastani tuua turule Starlingi – esimese kaubandusliku riketekindla kvantarvuti, mis põhineb uuel arhitektuuril ja täiustatud qLDPC veaparanduse algoritmil.
Nende plaanide esimene etapp on eksperimentaalne kvantprotsessor Loon, mida IBM kirjeldab kui esimest lahendust, mis koondab endas kõik peamised komponendid, mis on vajalikud riketekindlaks kvantarvutuseks.
IBM Looni protsessor võimaldab katsetada uut arhitektuuri tulevaste suuremahuliste kvantarvutusplatvormide jaoks ning seadistada komponente, mis on vajalikud praktiliseks ja väga tõhusaks kvantvigade parandamiseks.
Uus arhitektuur ja pikad ühendused kiibil
IBM on varem demonstreerinud mitmeid revolutsioonilisi tehnoloogiaid, mida kavatsetakse Looni protsessoris rakendada. Nende hulka kuulub mitmekihilise, kõrgekvaliteedilise ja väikeste kadudega marsruutimiskihi kasutamine, mis võimaldab luua pikemaid kiibisiseseid ühendusi (nn C-ühendused). Need ei piirdu enam ainult lähimate naabritega, vaid seovad füüsiliselt omavahel ka eemal asuvaid kubiteid samal kiibil. Lisaks on kasutusele võetud kubitite lähtestamise tehnoloogiad arvutuste vahel.
Üleminek ainult lähinaabrite vahelisest kubitite sidumisest kaugematele ühendustele loob eeldused pinnakoodidel põhinevate veaparandusskeemide järkjärguliseks asendamiseks. Nende asemel eelistatakse kvantset madala tihedusega pariteedikontrolli lahendust (qLDPC). On hinnatud, et selle skeemi kasutamine pinnakoodide asemel võib vähendada füüsiliste kubitite arvu, mida on vaja ühe loogilise kubiti realiseerimiseks, ligikaudu üks suurusjärk.
Selline võiduvaru võib anda IBMile selge eelise globaalses võidujooksus kaua ihaldatud kvantse ülekaalu saavutamiseks.
Kvantvigade parandamine ja klassikalise arvutuse roll
Looni arhitektuuri võimaluste ühendamine klassikalise arvutuse toel toimiva kvantveaparandusega on samm, mis viib IBM-i ülijuhtivad kvantplatvormid tõenäoliselt märksa lähemale reaalsele praktilisele väärtusele.
IBM on näidanud, et klassikalist arvutust on võimalik kasutada kvantvigade täpseks dekodeerimiseks reaalajas, rakendades qLDPC koode vähem kui 480 nanosekundiga. See tehniline läbimurre saavutati mitu aastat varem, kui esialgu plaanitud.
300 mm tootmisliin ja Albany NanoTech tehas
Loon QPU arhitektuuriga kiipide tootmiseks on IBM alustanud 300 mm tootmisliinide kasutamist Albany NanoTechi tehases New Yorgis. See tehas kuulus sisuliselt kunagi IBMile endale, kuid alates 2000. aastate keskpaigast sundis äristrateegia muutus ettevõtet sellest koormavast varast loobuma. Samal ajal on IBM jäänud keskuse üheks peamiseks kliendiks ning on nüüd toonud sinna ka oma kvantprotsessorite arenduse.
Keskuse tipptasemel pooljuhttootmise seadmed ja pideva töörežiimi võimalused on juba kiirendanud töötajate väljaõpet ja arendust ning laiendanud IBM-i kvantprotsessorite tehnilisi võimalusi. See on võimaldanud suurendada nii ühendatud kubitite hulka, nende tihedust kui ka süsteemide üldist jõudlust.
Arenduse kiirenemine ja edu 300 mm plaatidel
Praeguseks on IBM suutnud oma teadus- ja arendustegevuse tempot kahekordistada, vähendades iga uue protsessori väljatöötamise aega vähemalt poole võrra. Samuti on kümnekordistunud kvantkiipide füüsiline keerukus ning ettevõte on saanud võimaluse uurida ja katsetada korraga mitut erinevat projekti.
Protsessorid Kozodoy ja Gagara on muutunud reaalsuseks eeskätt tänu üleminekule 300 mm räniplaatide tootmisele. See samm annab IBMile veel ühe konkurentsieelise kvantse ülekaalu saavutamise võidujooksus.
