IBM, ORNL та AMD об’єднують зусилля для розробки платформи квантової корекції помилок
IBM спільно з Квантовим науковим центром (QSC) при Національній лабораторії Ок-Рідж (ORNL), що фінансується Міністерством енергетики США, та AMD представили нову платформу для спільної розробки (co-design) систем квантової корекції помилок, яка інтегрує квантові обчислення та високопродуктивні обчислення (HPC).
Останніми роками дослідники досягли значного прогресу в галузі квантової корекції помилок, включаючи ранні демонстрації захисту квантової інформації від шуму, досягнення квантової переваги над провідними класичними методами з гарантованою правильністю, а також доведення можливості виконання галузево-значущих завдань квантовими комп’ютерами, інтегрованими з класичними. Наразі ключовим викликом є масштабування цих досягнень за допомогою посилених класичних обчислень.
Для вирішення цього завдання IBM запустила платформу спільної розробки з QSC при ORNL та AMD як першими партнерами. Перше розгортання платформи передбачає розміщення квантових комп’ютерів IBM, включаючи найпотужніший 120-кубітний квантовий процесор IBM Quantum Nighthawk, поряд із системою високопродуктивних обчислень ORNL Umbra. Система Umbra працює на графічних процесорах AMD Instinct MI355X та центральних процесорах AMD EPYC 5-го покоління. Обчислювальні потужності AMD забезпечують класичну обчислювальну основу для досліджень у сферах квантової корекції помилок, оптимізації декодування та програмної оркестрації.
Ця платформа дозволить дослідникам оцінити щільну інтеграцію класичних та квантових обчислень для прискорення досліджень у галузі квантової корекції помилок. Такі дослідження є ключовим компонентом Місії «Квантовий генезис» (Quantum Genesis Mission) Міністерства енергетики (DOE), яка через нещодавно оголошений конкурс Q Competition ставить за мету досягти 100 логічних кубітів, що виконують 100 000 складних операцій до кінця 2028 року. Поточні досягнення IBM у цій сфері демонструють експерименти з до 70 логічними кубітами та 438 складними операціями, що відображено у Quantum Advantage Tracker. Для подолання цієї розриву галузі необхідно збільшити кількість складних операцій приблизно у 230 разів.
«Вирішення проблем квантової корекції помилок є ключовим для того, щоб зробити квантові обчислення практичним інструментом для наукових відкриттів, що є пріоритетом для Національної лабораторії Ок-Рідж», — зазначив Тревіс Хамбл, директор Квантового наукового центру. «Сильні сторони ORNL у сфері високопродуктивних обчислень у поєднанні з досвідом наших партнерів з QSC – таких як IBM та AMD – створюють можливості для розширення меж можливого. За допомогою Umbra ми зможемо тестувати нові ідеї, оцінювати підходи у масштабі та створювати основу для більш надійних квантових комп’ютерів».
«Питання вже не в тому, чи буде працювати корекція помилок на квантовому обладнанні», — сказав Джей Гамбетта, IBM Fellow та директор IBM Research. «Сьогодні питання полягає в тому, як прискорити та оптимізувати корекцію помилок для створення систем, які вчені зможуть використовувати для вирішення значущих проблем. Ця нова платформа спільної розробки для квантової корекції помилок дозволяє нам оцінювати різні підходи та визначати архітектури, програмне забезпечення та робочі процеси, які забезпечать масштабованість».
«Наступна ера обчислень поєднає новий квантовий парадигму з десятиліцями інновацій у всьому екосистемі класичного обладнання та програмного забезпечення», — заявив Марк Папермастер, виконавчий віце-президент та технічний директор AMD. «Разом з IBM та Національною лабораторією Ок-Рідж ми впроваджуємо цілісний підхід, який інтегрує квантові процесори, високопродуктивні обчислення та штучний інтелект. Ця платформа спільної розробки є важливим кроком до створення масштабованої, ефективної обчислювальної інфраструктури, необхідної для реалізації відмовостійких квантових обчислень».
Квадратна решіткова топологія IBM Nighthawk, провідна в галузі швидкість максимальної кількості схем за секунду та керування імпульсами в реальному часі дозволяють дослідникам тестувати методи корекції помилок. Це дає змогу командам порівнювати, скільки кубітів, часу, зразків та класичних ресурсів вимагає кожен метод, щоб зрозуміти, де саме прискорювачі на базі GPU, такі як вузли AMD у системі Umbra, можуть надати найбільшу допомогу. Платформа спільної розробки буде підключена до Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) у місті Ок-Рідж, штат Теннессі, створюючи шлях для дослідження квантових технологій як частини ширшої інфраструктури для штучного інтелекту та наукових обчислень. Це допоможе командам спільно розробляти, як квантові обчислення, ШІ та HPC можуть розвиватися разом, а не ізольовано.
API IBM Quantum System надає дослідникам можливості доступу до квантових комп’ютерів на рівні імпульсів. На квантовому обладнанні IBM дослідники можуть вимірювати кубіти під час обчислень та діяти на основі результатів у реальному часі, встановлювати точний час сигналів, що захищають кубіти від шуму, бачити, що саме виконувалося на обладнанні, та працювати безпосередньо з необробленими сигналами вимірювань. Дослідження корекції помилок та розробка наступного покоління підходів вимагають цих складних можливостей, що працюють разом на достатньо великих системах для тестування реальних кодів.
Робота, що проводиться за допомогою платформи спільної розробки, відповідає Місії «Квантовий генезис», розробляючи методи корекції помилок, які прискорять прогрес у створенні науково значущого квантового комп’ютера до 2028 року. Досягнення цієї мети вимагає робочих процесів, які поєднують квантові процесори з методами корекції помилок, що використовують потужні класичні обчислення. Ці робочі процеси включають конкатеновані коди, просторово-часові коди, декодери, усвідомлені алгоритмами, оптимізацію та компіляцію схем, усвідомлені апаратною частиною, а також програмну оркестрацію, інтегровані в один стек.
Нова платформа спільної розробки для квантової корекції помилок базується на існуючих співпрацях IBM з ORNL та AMD. IBM та ORNL вже співпрацюють у рамках Квантового наукового центру, Національного дослідницького центру з квантової інформаційної науки при ORNL, створеного в рамках Національної квантової ініціативи. Раніше цього року IBM та ORNL представили результати, що показують, як робочі навантаження, що виконуються як на квантових комп’ютерах, так і на суперкомп’ютері Frontier, можуть симулювати реальні магнітні матеріали та обчислювати молекулярні конфігурації перспективного матеріалу для виробництва термоядерного палива. Окремо з AMD IBM використовує графічні процесори AMD для прискорення класичного етапу діагоналізації в методі вибіркової квантової діагоналізації (SQD), ключовому квантово-центрованому суперкомп’ютерному робочому процесі для поточних квантових комп’ютерів. Минулого року обидві компанії також продемонстрували алгоритм, який ефективно декодує квантові помилки на чіпах AMD.
Ця платформа спільної розробки дозволяє IBM, ORNL та AMD розпочати лідерство в цій інтеграції. Зусилля будуть спрямовані на дослідження того, як майбутні покоління обчислювальних систем, мереж та відкритого програмного забезпечення AMD можуть розвиватися разом із квантовими комп’ютерами. Отримані знання про корекцію помилок та робочі процеси HPC стануть кроком до розвитку галузі, що може вплинути на шлях IBM до IBM Quantum Starling, першого відмовостійкого квантового комп’ютера IBM, та майбутніх суперкомп’ютерів SI (Super Intelligence) + HPC – і дослідники DOE будуть готові використовувати їх з першого дня.
джерело: IBM
- Останні
- Популярні
Новини по днях
6 листопада 2026
