הארכיטקטורה החדשה נועדה לאפשר התרחבות מודולרית של מערכות קירור קוונטיות, לקראת הפריסה המתוכננת ב-2029 של IBM Quantum Starling, שצפוי להיות המחשב הקוונטי הראשון בעולם שעמיד לשגיאות. מחשבים קוונטיים גדולים ועמידים לשגיאות יתבססו על שבבים קוונטיים רבים שעובדים יחד, וכדי שיוכלו לעשות זאת הם חייבים לפעול במרחב משותף המקורר לטמפרטורות נמוכות במיוחד.
שבב קוונטי של IBM. צילום: באדיבות IBM
שתי יחידות הקירור, שיחד מתנשאות לגובה של יותר מ-2.4 מטר, חוברו זו לזו וקוררו תחילה לטמפרטורה של 4 קלווין בפחות מחמישה ימים. זמן קצר לאחר מכן הגיעו לטמפרטורת העבודה הסופית של פחות מ-15 מיליקלווין. כל יחידת קירור מכילה בתוכה מרחב פנוי לחיווט הגדול עד פי 12 מזה שקיים במערכות הקוונטיות הנפוצות ביותר של IBM, כך שהוא מאפשר יותר חיבורים בין שבבים בתוך היחידה ובין יחידות.
העיצוב החדש של יחידות הקירור מאפשר לחבר יחידות בשורה צפופה ולנצל את המרחב הגדול יותר כדי לקשר מעבדים קוונטיים ישירות באמצעות טכנולוגיית ה-L-coupler של החברה. רכיבי L-coupler מחברים בין שבבים קוונטיים נפרדים כדי שיוכלו לחלוק מידע, לתקשר ולפעול כחלק ממחשב קוונטי גדול יותר.
מערכת מחשוב קוונטי של IBM. צילום: באדיבות IBM
לפי מפת הדרכים הקוונטית של IBM, עד 2027 ישמשו רכיבי ה-L-coupler לקישור מעבדים אחדים למחשב קוונטי גדול יותר, עם 1,000 קיוביטים הניתנים לתכנות לכל הפחות - קיוביטים שאפשר להשתמש בהם ישירות לביצוע חישובים. לקראת היעד הזה, IBM תתקין בהמשך השנה מעבדי IBM Quantum Nighthawk ביחידות הקירור, כדי להרחיב את בדיקות הביצועים התפעוליות. במועד אספקת Starling מתכננת IBM שכל יחידת קירור תכיל אלפי קיוביטים.
תוכניותיה של IBM ל-Starling הוצגו בשנה שעברה יחד עם קוד תיקון שגיאות חדש, שמפחית באופן דרמטי את המשאבים הפיזיים הנדרשים לעמידות בפני שגיאות. מאז נשמרה התקדמות החברה בקצב שנקבע, ובכלל זה הדגמה של רכיבי חומרה מרכזיים ופריצות דרך בפענוח יעיל של תיקון שגיאות.
ג'יי גמבטה, מנהל חטיבת המחקר של IBM. צילום: באדיבות IBM
"כדי שמחשבים קוונטיים עמידים לשגיאות יגיעו לתעשייה, נדרשות כמה התקדמויות יסודיות", אמר ג'יי גמבטה, מנהל IBM Research, חטיבת המחקר של החברה. "החיבור וההפעלה המוצלחים של יחידות הקירור האלה מסמנים קפיצת מדרגה בכיוון הזה, ויאיצו את ההתקדמות שלנו לצד חדשנות מתמשכת בחומרה, בתוכנה ובאלגוריתמים קוונטיים".