In kort : IBM's Quantum Starling belooft 20.000 keer meer operaties dan huidige kwantummachines, met een focus op fouttolerantie en schaalbaarheid.
IBM presenteerde gisteren zijn routekaart naar Quantum Starling, een grootschalige en fouttolerante kwantumcomputer. Dit systeem, dat naar verluidt 20.000 keer meer operaties kan uitvoeren dan de huidige kwantummachines, zal worden gebouwd in zijn gloednieuwe kwantumdatacenter in Poughkeepsie, in de staat New York.
Gepland voor 2029, zou Quantum Starling 200 logische qubits moeten integreren en 100 miljoen kwantumoperaties mogelijk moeten maken. Het zal de basis vormen voor het toekomstige "Blue Jay"-systeem, dat zal mikken op een miljard operaties dankzij 2.000 logische qubits.
Een logische qubit is een rekeneenheid die is opgebouwd uit meerdere fysieke qubits. Samen werken deze qubits samen om kwantuminformatie op te slaan en tegelijkertijd actief fouten te corrigeren die de berekening kunnen verstoren. Dit mechanisme is essentieel, omdat de huidige kwantumcomputers beperkt blijven door zowel het lage aantal beschikbare logische qubits als een hoge foutmarge, wat het moeilijk maakt om complexe circuits betrouwbaar uit te voeren.
Om deze barrière te overwinnen, vertrouwt IBM op "quantum Low-Density Parity Check" (qLDPC) foutcorrectiecodes, die onlangs in Nature werden belicht. Deze codes stellen ons in staat om het aantal fysieke qubits dat nodig is voor foutcorrectie met maximaal 90% te verminderen in vergelijking met klassieke benaderingen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een realistischer opschaling van kwantumarchitecturen.
Een stap richting kwantumvoordeel
Dankzij zijn Quantum Eagle en Quantum Heron-processors heeft IBM aangetoond dat zijn kwantumsystemen bepaalde klassen van berekeningen efficiënter kunnen uitvoeren dan klassieke computers.
De ontwikkeling van Quantum Starling zal voortbouwen op hun opvolgers. IBM plant daarom vanaf 2025 de inzet van de "Quantum Loon"-processor, ontworpen om de belangrijkste elementen van de qLDPC-architectuur te valideren, met name de "C-type koppelings", die zorgen voor langeafstandsverbindingen tussen qubits op dezelfde chip.
In 2026 zal de "Quantum Kookaburra"-processor de eerste volledige modulaire architectuur introduceren, waarbij kwantumgeheugen en rekenlogica worden gecombineerd. Deze modulariteit zal in 2027 worden uitgebreid met "Quantum Cockatoo", dat "L-type koppelings" zal gebruiken om twee Kookaburra-modules op een stabiele manier te verbinden. Dit alles bereidt de overgang voor naar multiprocessorsystemen die complexe kwantumcircuits kunnen uitvoeren onder geoptimaliseerde energie-efficiëntie en integratievoorwaarden.
De beoogde toepassingsgebieden omvatten moleculaire modellering, de ontdekking van nieuwe materialen, kwantumchemie en grootschalige optimalisatie. Dit zijn allemaal gebieden waar de huidige behoefte aan rekenkracht de mogelijkheden van bestaande machines overschrijdt, en waar de stabiliteit van berekeningen werkelijk fouttolerante kwantumarchitecturen vereist.