Conform Go4IT: IBM a făcut un pas semnificativ în dezvoltarea infrastructurii necesare pentru calculatoarele cuantice, reușind să conecteze două module criogenice într-un singur mediu și să le răcească la temperaturi extrem de scăzute, sub 15 milikelvini. Acest avans tehnologic, realizat la centrul IBM din Poughkeepsie, New York, face parte din strategia companiei pentru lansarea IBM Quantum Starling, un calculator cuantic tolerant la erori, estimat pentru anul 2029.
Temperaturi extreme pentru qubiți funcționali
Qubiții supraconductori, elementele de bază ale calculatoarelor cuantice, necesită condiții de operare la temperaturi ultra-scăzute, cu doar câteva miimi de grad Celsius peste zero absolut. În prezent, IBM utilizează frigidere cu diluție pentru a atinge aceste temperaturi, însă sistemele existente au o configurație cilindrică și necesită procesoare amplasate în unități separate. Noua arhitectură propusă de IBM introduce module dreptunghiulare, construite din panouri și structuri de aluminiu, fiecare având o dimensiune de aproximativ trei ori mai mare decât un frigider obișnuit. Această formă permite o juxtapunere mai eficientă a mai multor module.
Spațiu optimizat pentru conexiuni cuantice
Principala inovație a noilor module nu se referă doar la performanța termică, ci și la optimizarea spațiului pentru cablurile necesare controlului și citirii qubiților. Deschiderile integrate pe pereții laterali ai modulelor permit interconectarea lor, creând un „tunel criogenic protejat”, așa cum îl numește IBM. Acest tunel asigură menținerea temperaturilor scăzute pe întreaga lungime a conexiunilor dintre procesoare, un aspect crucial pentru integritatea operațiunilor cuantice. Fiecare modul oferă o suprafață de 0,53 metri pătrați dedicată cablajului și un volum al camerei de vid de 2,75 metri cubi, extinzând astfel spațiul disponibil pentru conexiuni de până la 12 ori comparativ cu sistemele anterioare.
Provocarea cablajului în calculul cuantic
Scalarea calculatoarelor cuantice nu depinde exclusiv de numărul de qubiți. Fiecare qubit suplimentar necesită conexiuni dedicate pentru control și colectarea informațiilor, iar aceste cabluri generează căldură, reprezentând o provocare majoră pentru sistemele criogenice. În configurațiile cilindrice, spațiul pentru cablare devine o limitare practică înainte de atingerea potențialului teoretic al numărului de qubiți. Arhitectura modulară rectangulară a IBM vizează direct această problemă, oferind o suprafață și un volum crescute pentru a facilita integrarea mai multor procesoare cuantice într-un singur mediu criogenic.
IBM a depășit deja pragul de 1.000 de qubiți fizici cu procesorul Condor, lansat în 2023. Obiectivul actual al companiei se concentrează pe dezvoltarea qubiților care pot fi programați și utilizați efectiv în calcule. Planurile pentru 2027 includ integrarea unor astfel de qubiți distribuiți pe mai multe cipuri, interconectați între ei, o sarcină considerată mai complexă decât simpla creștere a densității de qubiți fizici.
O foaie de parcurs spre toleranța la erori
IBM își propune să dezvolte un calculator cuantic tolerant la erori până în 2029. Acest obiectiv ambițios implică rezolvarea concomitentă a problemelor legate de corecția erorilor și de scalarea hardware. Noua platformă de răcire este o componentă esențială a acestei strategii, deși nu reprezintă singura soluție. Succesul pe termen lung al modulelor dreptunghiulare, în cazul confirmării fiabilității lor, ar putea permite extinderea sistemelor către un număr mai mare de procesoare. Următorul pas crucial pentru IBM constă în demonstrarea funcționării stabile a acestor sisteme la o scară extinsă.
Sursa: Go4IT
