مرور هفتگی کوانتوم: مقیاسپذیری کیوبیتهای منطقی مایکروسافت و بنچمارکهای خیرهکننده IBM Heron
چشمانداز رایانش کوانتومی در سال ۲۰۲۶ رسماً از مرحله آزمایشهای آزمایشگاهی به فاز مهندسی دقیق سیستمها منتقل شده است. بهروزرسانیهای اخیر از سوی رهبران این صنعت نشان میدهد که نقشه راه به سمت سیستمهای مقاوم در برابر خطا (Fault-Tolerant) شفافتر شده و تمرکز از تعداد صرف کیوبیتهای فیزیکی، به سمت پایداری کیوبیتهای منطقی و سرعت اجرا در محیطهای دیتاسنتر تغییر یافته است.
مقیاسپذیری مایکروسافت به سوی ۵۰ کیوبیت منطقی
مایکروسافت با بهرهگیری از خانواده جدید کدهای هندسی چهاربعدی (4D) خود، تمرکز بر تصحیح خطا را به شکل بیسابقهای تشدید کرده است. پس از دستیابی به نقطه عطف ۲۴ کیوبیت منطقی درهمتنیده با همکاری شرکت Atom Computing، مایکروسافت اکنون هدف کوتاهمدت خود را بر دستیابی به ۵۰ کیوبیت منطقی متمرکز کرده است. این پیشرفت توسط معماری تراشه Majorana 1 پشتیبانی میشود که از یک رویکرد توپولوژیک برای مقاومت در برابر خطا در سطح سختافزار استفاده میکند.
دادههای اخیر نشان میدهد که کدهای 4D جدید موفق به کاهش ۱۰۰۰ برابری نرخ خطا شدهاند؛ آن هم در حالی که در مقایسه با کدهای سطحی سنتی، به کیوبیتهای فیزیکی بسیار کمتری برای تشکیل یک کیوبیت منطقی واحد نیاز دارند. این بهرهوری، هسته اصلی پیشبینی مایکروسافت است که بر اساس آن، ماشینهای کوانتومی دارای ارزش تجاری تا سال ۲۰۲۹ در مراکز داده عملیاتی خواهند شد. با کاهش بار اضافی (Overhead) برای تصحیح خطا، صنعت به فاز «سطح ۲ – تابآور» نزدیکتر میشود؛ جایی که افزودن کیوبیتهای بیشتر بهجای افزایش نویز، منجر به کاهش مداوم آن میگردد.
بنچمارکهای Heron و آغاز عرضه پردازنده Nighthawk توسط IBM
شرکت IBM آمارهای عملکردی جدیدی از پردازنده Heron R2 منتشر کرده است که جایگاه آن را به عنوان یک ماشین در مقیاس کاربردی (Utility-scale) تثبیت میکند. خانواده Heron اکنون قادر به انجام ۵۰۰۰ عملیات گیت دو کیوبیتی در یک فرآیند واحد است که نشاندهنده دوبرابر شدن توان عملیاتی نسبت به بنچمارک قبلی است. علاوه بر این، سیستم ibm_kingston (مبتنی بر Heron R2) موفق به ثبت سرعت ۳۴۰,۰۰۰ عملیات لایه مدار در ثانیه (CLOPS) شده است که سرعت لازم برای شبیهسازیهای علمی پیچیده را فراهم میکند.
همزمان با این بنچمارکها، IBM استقرار پردازنده Nighthawk را آغاز کرده است. برخلاف طراحیهای پیشین، Nighthawk از یک توپولوژی کیوبیت مربعی با ۲۱۸ جفتکننده تنظیمپذیر بهره میبرد که اجازه میدهد پیچیدگی مدار تا ۳۰٪ افزایش یابد. این معماری به طور خاص برای تسهیل گذار به «مزیت کوانتومی تأیید شده» طراحی شده است که IBM انتظار دارد تا پایان سال ۲۰۲۶ به آن دست یابد. ادغام این پردازندهها در معماری مرجع سوپرکامپیوترهای کوانتوممحور، به پژوهشگران اجازه میدهد تا بارهای کاری ترکیبی (Hybrid) را با کمترین تأخیر ممکن بین منابع کلاسیک و کوانتومی اجرا کنند.
اخبار کوتاه و فوری صنعت کوانتوم
- دستاورد Infleqtion: اجرای موفقیتآمیز الگوریتمهای کشف بیومارکر سرطان با استفاده از ۱۲ کیوبیت منطقی بر روی سیستم اتم خنثی Sqale، که نتایجی فراتر از توانمندیهای کلاسیک ارائه داده است.
- استقرار سیستم Pasqal: اولین رایانه کوانتومی اتم خنثی ایتالیا با ۱۴۰ کیوبیت، در این هفته جهت تقویت تحقیقات منطقهای در علوم مواد تحویل داده شد.
- پیشرفت در شبکه کوانتومی: شرکت Qunnect با همکاری سیسکو، تبادل درهمتنیدگی در مقیاس شهری را بر روی فیبرهای نوری تجاری به نمایش گذاشت؛ گامی حیاتی برای تحقق اینترنت کوانتومی غیرمتمرکز.
- تصحیح خطا: بنچمارکهای جدید نشان میدهند که رمزگشایی خطای کوانتومی اکنون در کمتر از ۴۸۰ نانوثانیه با استفاده از کدهای qLDPC بر روی سختافزارهای کلاسیک امکانپذیر است.
