- חברת IBM הציגה את מפת הדרכים למעבד הקוונטי Nighthawk r3, שמתוכנן להריץ 10,000 פעולות קוונטיות על גבי 520 קיוביטים.
- הארכיטקטורה המודולרית החדשה תאפשר לחבר שני מעבדים למערכת אחת של 1,040 קיוביטים במהלך שנת 2027.
- מעבד Nighthawk r2 הקיים הציג שיפור ביצועים של עד פי 19 והריץ מעל 34 מיליארד מעגלים קוונטיים.
- פלטפורמת IBM Quantum מרחיבה את השילוב הישיר בין מעבדים קוונטיים למחשוב קלאסי עתיר ביצועים.
חברת IBM הכריזה על IBM Quantum Nighthawk r3, מעבד קוונטי מהדור הבא שנועד לבצע 10,000 פעולות קוונטיות בדיוק גבוה על פני 520 קיוביטים ניתנים לתכנות.
המעבד החדש נועד להרחיב את היקף החישובים המורכבים תוך שמירה על מהירות העבודה ואיכות החישוב שהציג הדור הנוכחי. כחלק מתוכניות החברה לשנת 2027, מתוכנן חיבור מודולרי של שני מעבדי r3 לכדי מערכת אחת שתכלול 1,040 קיוביטים ניתנים לתכנות.
מהו מחשוב קוונטי
מחשב קלאסי מעבד מידע באמצעות ביטים בינאריים הרשומים כמצב של 0 או 1. לעומתו, מחשב קוונטי משתמש בקיוביטים (Qubits), המסוגלים להימצא במצב של סופרפוזיציה ולייצג בו-זמנית שילוב של שני המצבים, לצד תופעת השזירה הקוונטית (Quantum Entanglement) המאפשרת לקיוביטים לפעול יחד בתיאום הדוק.
מחשב קוונטי לא מחזיר תשובה אחת: כל הרצה של מעגל קוונטי מחזירה תוצאה בודדת, המכונה דגימה (Sample). יישומים מעשיים דורשים מעגלים של אלפי פעולות קוונטיות (שלבי החישוב שמתבצעים על הקיוביטים) על כ-100 קיוביטים ויותר, ומיליוני עד מיליארדי דגימות כדי להגיע לתוצאה.
לכן הקפיצה ב-Nighthawk r3 נמדדת בשלושה צירים במקביל: יותר קיוביטים, יותר פעולות במעגל אחד ושמירה על מהירות הדגימה. השילוב הזה קובע אם חישוב מורכב יסתיים בזמן ובעלות סבירים, והוא שלב בדרך של IBM למחשב קוונטי עמיד לשגיאות (Fault Tolerance).
הדור הנוכחי: Nighthawk r2
מעבד Nighthawk r2, שהוצג בספטמבר, מספק קצב עבודה של עד 100,000 דגימות בשנייה ותומך בביצוע של יותר מ-7,500 פעולות קוונטיות על פני 120 קיוביטים. טכנולוגיית איפוס מהיר של קיוביטים מקצרת את זמני ההמתנה בין הרצות מעגלים ומאפשרת איסוף מהיר יותר של נתונים.
לדברי IBM, שותפים ולקוחות הריצו עד כה יותר מ-34 מיליארד מעגלים קוונטיים על גבי מעבד זה, עם שיפורי מהירות של עד פי 19 בהשוואה למעבדי Heron הקודמים של החברה.
חברת האנרגיה E.ON דיווחה על האצה של פי 15 ביישום של למידת מכונה קוונטית לאופטימיזציה של רשת החשמל. IBM עצמה האיצה פי 12 ניסוי שערכה, שבו בוצעה סימולציה של חומרים מגנטיים אמיתיים.
בניסוי נוסף הורצה סימולציה של חומר קוונטי פי 8 מהר יותר מאשר על Heron. מחשב קלאסי היה זקוק לפי 240 יותר זיכרון כדי לדמות את המעגלים החדשים ברמת דיוק דומה. זהו בדיוק סוג המבחן שבו נבדק יתרון קוונטי, כלומר היכולת של מחשב קוונטי לפתור בעיה שמחשב רגיל מתקשה בה.
ארכיטקטורת Nighthawk r3 ומעבר ל-1,000 קיוביטים
מעבד Nighthawk r3 מתוכנן לתמוך ב-10,000 פעולות קוונטיות על פני 520 קיוביטים ניתנים לתכנות, מתוך סך כולל של 2,034 קיוביטים פיזיים.
השבב שומר על מבנה הקישוריות המהיר של דור r2 ומוסיף 10 מחברי שבב-אל-שבב המכונים l-couplers, המיועדים לחבר מעבדים זה לזה.
החברה כבר הדגימה שימוש בארבעה מחברים כאלה בין מעבדי r1 בדיוק העברת מצב קוונטי של 99.3%, כשהיעד הסופי עומד על 99.9%.
בנוסף חוברו לראשונה שני מודולים קריוגניים, יחידות הקירור שבהן פועלים המעבדים, למערכת אחת. המערכת הגיעה לטמפרטורת עבודה של פחות מ-15 מיליקלווין, קרוב מאוד לאפס המוחלט, בתוך פחות מחמישה ימים.
שילוב משאבים ב-IBM Quantum Platform
עומסי עבודה קוונטיים דורשים שימוש במערכות תיקון שגיאות והפחתת רעשים לצד עיבוד משלים של נתונים במחשבים רגילים.
לשם כך מרחיבה פלטפורמת IBM Quantum את השילוב בין מחשוב קוונטי למחשוב קלאסי עתיר ביצועים (HPC) בסביבת ניהול אחודה.
מדענים מ-IBM וממכון המחקר היפני RIKEN הריצו סביבת עבודה משולבת במהירות גבוהה פי 5 וביצעו פי 100 יותר חישובים לעומת המחקר המקורי.
בנוסף הקימה IBM פלטפורמת פיתוח משותפת עם המעבדה הלאומית באוק רידג' וחברת AMD, המשלבת את מעבדי Nighthawk עם מערכת מחשוב עתיר ביצועים הכוללת מאיצי AMD Instinct MI355X ומעבדי EPYC מהדור החמישי.
לוחות זמנים
מעבד Nighthawk r2 זמין כעת עבור שותפים ולקוחות של החברה בפלטפורמת הענן הקוונטית שלה. מעבד Nighthawk r3 נמצא בפיתוח, והמערכת המודולרית הראשונה המבוססת על חיבור שני מעבדי r3 מתוכננת לפעילות במהלך שנת 2027.
