Az IBM a kvantumszámítógépek fejlesztésének élvonalában jár, és most két új, innovatív gépet mutatott be: a Nighthawk és a Loon nevű kvantumszámítógépeket. Ezek az eszközök nem csupán az IBM egyedi megközelítését igazolhatják, hanem olyan áttöréseket is hozhatnak, amelyek elengedhetetlenek ahhoz, hogy a következő generációs kvantumszámítógépek valóban hasznosak legyenek.
IBM moduláris kvantumszámítógép-architektúrája
Az IBM kvantumszámítógép-tervezése moduláris alapokon nyugszik, amelynek központi eleme az újfajta kapcsolódási módszerek fejlesztése a szupervezető qubitek között, akár egyetlen egységen belül, akár különböző kvantumszámítógép-modulok között. Ez a megközelítés jelentősen eltér versenytársaitól, akik inkább nagyobb qubit-csoportok kialakítására törekednek.
Jay Gambetta, az IBM kutatója elmondta, hogy amikor először bemutatták ezt az architektúrát, sok szakértő kételkedett annak gyakorlati megvalósíthatóságában. „Olyan volt, mintha azt mondanák nekünk: ‘Ez csak elméletben működik, de a valóságban nem lehet megvalósítani.’ Most azonban bebizonyítjuk ennek ellenkezőjét.”
Loon: Függőleges és többirányú kapcsolatok forradalma
A Loon egyik legnagyobb újdonsága, hogy minden egyes qubit hat másikhoz kapcsolódik. Ez a kapcsolat nem csupán egy síkban halad – vagyis nem csak egy chipen belül –, hanem képes „áttörni a síkot”, azaz függőlegesen is összekapcsolódni más qubitekkel. Ez az eddig példátlan képesség lehetővé teszi a komplexebb és stabilabb kvantumrendszerek kialakítását.
Nighthawk: Négyirányú qubit-kapcsolatok
Ezzel szemben a Nighthawk négyirányú kapcsolódást biztosít a qubitek között. Ez az újfajta összeköttetés növeli a számítási kapacitást és csökkenti a hibák előfordulását – két kulcsfontosságú tényezőt a kvantumszámítógépek fejlődésében.
A megnövelt kapcsolódás jelentősége a kvantumszámításban
A megnövelt kapcsolódási lehetőségek kulcsfontosságúak lehetnek abban, hogy leküzdjék azokat a legnagyobb kihívásokat, amelyekkel jelenleg a kvantumszámítógépek szembesülnek. Az ilyen fejlesztések növelhetik az eszközök számítási teljesítményét és csökkenthetik azok hibaarányát.
Jay Gambetta
A hibamentes számítások szent grálja: logikai qubitek kialakítása
A kvantumipar egyik legnagyobb célja olyan logikai qubitek létrehozása, amelyek hibamentesen működnek. Az IBM ebben egyedi módszerrel dolgozik: kisebb qubit-csoportokat használ, mint versenytársai – például a Google által alkalmazott megoldások –, így kevesebb qubitre van szükségük ahhoz, hogy hibamentes számításokat érjenek el.
Ez az innováció azonban csak akkor működik hatékonyan, ha nagyfokú kapcsolódás áll rendelkezésre a qubitek között – pontosan ezt valósították meg a Loon esetében.
Szakértői vélemények és további kihívások
Stephen Bartlett, az ausztráliai Sydney Egyetem kutatója szerint bár további tesztelésekre és összehasonlító vizsgálatokra van szükség az új eszközökkel kapcsolatban, az megnövekedett qubit-kapcsolódás izgalmas előrelépés. „Nem ez oldja meg minden problémát, ami a szupervezető eszközök méretezésével jár, de mindenképpen jelentős lépés afelé, hogy valóban hasznos algoritmusokat futtathassunk.”
Ugyanakkor még mindig számos mérnöki és fizikai kihívás áll előttük. Az egyik ilyen probléma például annak kidolgozása, hogyan lehet optimálisan kiolvasni egy kvantumszámítógép eredményét egy számítás végén – ebben is jelentős előrelépéseket értek el mostanában.
A jövő tervei: koherenciaidő növelése és moduláris rendszerek fejlesztése
Matthias Steffens, az IBM csapatának tagja elmondta, hogy most azon dolgoznak, hogyan növeljék minden egyes qubit „koherenciaidejét” – vagyis azt az időtartamot, ameddig egy qubit hasznos állapotban marad számításokhoz. Ez különösen fontos azért, mert általában romlik ez az időtartam új kapcsolatok hozzáadásakor.
Ezen túlmenően fejlesztik azt is, hogy bizonyos qubiteket képesek legyenek visszaállítani anélkül, hogy megszakadna egy folyamatban lévő számítás.
Kitekintés: 2026-ra moduláris kvantumszámítógép érkezik
Az IBM tervei szerint 2026-ban piacra dobják azt a moduláris kvantumszámítógépet, amely egyszerre lesz képes információ tárolására és feldolgozására. Ennek fejlesztése során nagy hangsúlyt fektetnek majd arra is, hogy az Loon és Nighthawk tesztjeiből származó tapasztalatokat beépítsék.
Összegzés
Az IBM új kvantumszámítógépei – Nighthawk és Loon – jelentős mérföldkövet jelentenek a hibamentes kvantumszámítás felé vezető úton. A moduláris felépítés és az eddig példa nélküli qubit-kapcsolódási technológiák révén ezek az eszközök ígéretes alternatívát kínálnak a jelenlegi kihívások leküzdésére. Bár még sok munka vár rájuk, ezek az innovációk közelebb hozzák azt a jövőt, amikor a kvantumszámítógépek széles körben alkalmazhatóvá válnak majd különféle tudományos és ipari területeken.
