Компания IBM на мероприятии IBM Quantum Summit 2022 представила самый мощный и совершенный на сегодня квантовый процессор Osprey с более чем 400 кубитами. Решение обещает сравнительно компактные стойки с беспрецедентными вычислительными возможностями. Первая система нового поколения — компьютер IBM Quantum System Two — появится примерно через год и станет единственной в своём роде.

По словам IBM, количество классических битов, необходимых для представления состояния в процессоре IBM Osprey, намного превышает общее количество атомов в известной Вселенной. В это тяжело поверить, но законы квантовой физики допускают такое толкование. Другое дело, что грамотно распорядиться новыми возможностями пока никто не в состоянии. Исследователи всё ещё ломают голову над квантовыми алгоритмами и их практической ценностью. Пока у нас в руках фактически симуляторы определённых физических процессов, которые подходят для моделирования ограниченного числа явлений и совершенно не годятся для классических расчётов.

Новый процессор IBM Osprey стал продолжением развития новой архитектуры квантовых процессоров IBM. Примерно год назад компания представила процессор Eagle со 127 кубитами. Он стал своего рода испытательной площадкой для нового направления квантовых процессоров IBM. Процессор Eagle стал воплощением идеи бесконечного масштабирования кубитов, которую сегодня очень и очень трудно реализовать на современном уровне развития науки и техники.

Главным барьером для масштабирования остаётся необходимость охлаждать кубиты до сверхнизких температур, а криогенные камеры не резиновые. В IBM смогли создать архитектуру кубитов с очень плотным размещением как самих кубитов, так и узлов для определения и смены их индивидуальных квантовых состояний (чтения и записи, если понятнее). Новые процессоры представляют собой многослойную структуру с минимум тремя ключевыми уровнями: один с кубитами, другой с элементами для чтения и третий с элементами для записи.

Кроме того, в компании разработали сигнальный интерфейс с мультиплексированием, что ещё сильнее уменьшило количество необходимых для работы квантовых процессоров сигнальных линий. Как результат, в одну сравнительно небольшую стойку можно установить более одного процессора IBM Osprey и это не будет выглядеть как творение паука-переростка.

Анонс нового процессора и будущей масштабируемой системы IBM Quantum System Two поддержан рядом программных инноваций. В частности, компания выпустила бета-версию программы Qiskit Runtime, которая теперь позволяет с помощью простой опции в API выбирать либо скорость квантовых вычислений, либо точность.

Обезопасить квантовые и классические системы от взлома со стороны таких же квантовых систем позволит программное решение IBM Quantum Safe. Рано или поздно у злоумышленников появятся квантовые компьютеры и к этому надо быть готовым заранее.