قامت شركة IBM بتفصيل أهم التطورات التي حققتها في مجال الحوسبة الكمومية حتى الآن، وكشفت عن أجهزة وبرامج جديدة مصممة لدفع حدود ما يمكن أن تفعله الكيوبتات فائقة التوصيل الحالية. تتضمن الإعلانات، التي تم الإعلان عنها خلال مؤتمر مطوري Quantum التابع لشركة IBM في 12 نوفمبر، شريحة جديدة بسعة 120 كيوبت، وتحديثات لمجموعة برامج Qiskit، وبنية اختبارية لتشغيل تصحيح الأخطاء الكمومية في الأجهزة. تمثل الأدوات الجديدة معًا خطوة جادة إلى الأمام على الطريق نحو الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء.
يقوم Nighthawk بتوسيع أجهزة IBM
تقول شركة IBM أن هذه الزيادة في اتصال الكيوبت تترجم مباشرة إلى أعباء عمل خوارزمية أكبر. وفقًا لشركة IBM، فإن Nighthawk سيدعم الدوائر ذات التعقيد الأكبر بنسبة 30% من Heron مع الحفاظ على دقة مماثلة. يعتمد هذا التقدير على مقاييس حية من أجهزة من فئة هيرون تم نشرها بالفعل في السحابة الكمومية لشركة IBM، والتي حققت مؤخرًا دقة بوابة ثنائية الكيوبت تزيد عن 99.9% لأكثر من 50% من الأزواج التي تم اختبارها. من حيث القياس، وصلت عائلة الرقائق إلى 330,000 عملية طبقة دوائر في الثانية (CLOPS)، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 65% عن أدائها في عام 2024. وتتوقع شركة IBM أرقامًا مماثلة أو أفضل من Nighthawk بمجرد أن تصبح متاحة للجمهور.
سيلعب المعالج الجديد دورًا مركزيًا في حملة IBM لإثبات الميزة الكمية التي تم التحقق منها، والتي تقول الشركة الآن إنها تتوقع تحقيقها بحلول نهاية عام 2026. ولدعم هذا الادعاء، دعمت تشكيل “متتبع الميزة الكمية” المفتوح، ودعت باحثين خارجيين لاختبار أعباء العمل المرشحة مقابل خطوط الأساس الكلاسيكية. وقد تم بالفعل تقديم نماذج دوائر مبكرة من الشركاء، بما في ذلك Algorithmiq وFlatiron Institute، مع التركيز على التقدير الملحوظ ومشاكل التحسين المقيدة.
يتضمن الجدول الزمني لشركة IBM المزيد من مكاسب الأداء بما يتجاوز الهدف الحالي البالغ 5000 بوابة. وتتوقع الشركة أن تؤدي التحسينات المتكررة إلى رفع هذا الرقم إلى 7500 بوابة في عام 2026 و10000 بحلول عام 2027، دون زيادة عدد الكيوبتات. هذه خطوات تدريجية، ولكنها تتوافق مع الإستراتيجية الأوسع التي وضعتها شركة IBM لتحسين الدقة وعمق الدائرة تدريجيًا مع استخدام معايير حقيقية للتحقق من التقدم مقابل الحلول الكلاسيكية.
يضع Loon الأساس للتسامح مع الأخطاء
في حين أن Nighthawk يمثل أفضل فرصة لشركة IBM لتحقيق ميزة كمومية على المدى القريب، فإن طموحات الشركة ترتكز على قوس أطول نحو الأنظمة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. ويعتقد مهندسو IBM أنهم سيصلون إلى هذا الهدف بحلول نهاية هذا العقد، وتشير المعاينة التي أجريت هذا الأسبوع لشريحة الاختبار “IBM Quantum Loon” إلى الشكل الذي قد يبدو عليه هذا النظام.
Loon عبارة عن شريحة اختبار فائقة التوصيل لإثبات المفهوم تم تصميمها للتحقق من صحة مكونات الأجهزة المطلوبة لتصحيح الأخطاء الكمومية القابلة للتطوير. وتقول IBM إن المعالج سيتضمن ميزات معمارية مثل قارنات التوصيل طويلة المدى بين البتات الكمومية – المعروفة باسم “C-couplers” – المصممة لتمكين التنفيذ الفعال لرموز التحقق من التكافؤ الكمي منخفض الكثافة (qLDPC).
لقد أثبتت شركة IBM سابقًا قدرتها على تحقيق اتصالات الكيوبت ذات 6 اتجاهات، وزيادة طبقات التوجيه على سطح الشريحة، وبناء أدوات إعادة التعيين التي تعيد ضبط الكيوبت إلى الحالة الأرضية. يقول ريان ماندلباوم، رئيس تحرير IBM Quantum: “مع Loon، ولأول مرة، نقوم باختبار كل هذه الميزات معًا، بمساعدة أتمتة التصميم الإلكتروني الجديدة (EDA) لتحقيق بنيات أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى”.
ومن ناحية التحكم، أعلنت شركة IBM أيضًا أن أحدث تصميم كلاسيكي لوحدة فك التشفير، والذي تم تنفيذه على AMD FPGA، يمكنه معالجة متلازمات الخطأ في أقل من 480 نانو ثانية. يعد هذا الأداء أسرع بعشر مرات تقريبًا من التكرارات السابقة ويلبي حد زمن الوصول المطلوب لتصحيح الأخطاء العملية في الأجهزة فائقة التوصيل. وتقول الشركة إنه تم الوصول إلى هذا الإنجاز قبل عام من الموعد المحدد وسيشكل الأساس لمنطق فك التشفير في الوقت الفعلي في المستقبل للأنظمة الأكبر التي تتحمل الأخطاء.
تدعو خارطة طريق أجهزة IBM إلى سلسلة من الأنظمة المعيارية بشكل متزايد بدءًا من عام 2026. ويتضمن ذلك “Kookaburra”، وهو أول نموذج أولي للشركة للتخزين المنطقي للكيوبت، و”Cockatoo”، وهو جهاز متعدد الرقائق تم تصميمه في عام 2027 يهدف إلى إظهار التشابك بين المعالجات المنفصلة. وبحلول عام 2029، تتوقع الشركة شحن “Starling”، وهو نظام بسعة 1000 كيوبت مع 200 كيوبت منطقية مصححة للأخطاء وقادرة على أداء أكثر من 100 مليون عملية لكل مهمة.
تنضج مكدس البرامج بشكل أكبر
بالتوازي مع خريطة طريق الأجهزة الخاصة بها، واصلت شركة IBM توسيع مجموعة برامج Qiskit الخاصة بها لدعم التجميع الأكثر تقدمًا، وتخفيف الأخطاء، والتكامل الكلاسيكي. يتضمن الإصدار الأحدث، Qiskit 2.2، العديد من التحسينات التقنية التي يبدو أنها مصممة لسد الفجوة بين تصميم الخوارزمية النظرية والتنفيذ العملي على الأجهزة الحقيقية.
ومن أهم هذه الميزات هو الدعم الكامل للدوائر الديناميكية، والتي تسمح للبرامج الكمومية بتضمين قياسات الدائرة المتوسطة والعمليات الشرطية بناءً على النتائج في الوقت الفعلي. في المؤتمر، عرضت شركة IBM تنفيذ الدوائر الديناميكية التي تتضمن أكثر من 100 كيوبت، مع عمليات التغذية الراجعة في الوقت الفعلي وتثبيت الكيوبت الخامل من خلال التقنيات المعتمدة على النبض. وفقًا للشركة، أنتجت هذه الطرق تحسنًا بنسبة 25% في دقة الإخراج مقارنة بالدوائر الثابتة، مع تقليل إجمالي عدد البوابات بنسبة تزيد عن 50%.
قدمت IBM أيضًا أداة Qiskit جديدة تسمى Samplomatic، والتي تتيح للمستخدمين إضافة تعليقات توضيحية مخصصة إلى مناطق محددة من الدائرة الكمومية. يتم تجميع هذه التعليقات التوضيحية في قوالب وكائن جديد يسمى Samplex، والذي يحدد دلالات التوزيع العشوائي للدوائر. يتكامل Samplomatic مع منفذ تنفيذي جديد لتمكين عملية تخفيف الأخطاء القابلة للتركيب والفعالة. وفقًا لشركة IBM، فإن تطبيق هذه التقنيات جنبًا إلى جنب مع أدوات مثل امتصاص الضوضاء المنتشرة ومخاريط الضوء المظللة سمح للمطورين بتقليل عبء أخذ العينات لإلغاء الخطأ الاحتمالي بعامل 100.
تعكس آخر تحديثات الحوسبة الكمومية لشركة IBM استراتيجية مدروسة تعمل على موازنة التحسينات الإضافية مع الأهداف المعمارية طويلة المدى. الشركة ليست وحدها في سعيها للتسامح مع الأخطاء – فقد وضعت Google وIntel وIonQ مساراتها الخاصة للتوسع – ولكن نهج IBM شامل بشكل غير عادي، ويجمع بين تصميم الرقائق والتصنيع والبرمجيات والتكامل على مستوى النظام ضمن خريطة طريق واحدة.
يبقى أن نرى ما إذا كانت الشركة قادرة على تحقيق هدفها لعام 2026. لا تزال الميزة التي تم التحقق منها عالية المستوى، وتستمر أفضل الخوارزميات الكلاسيكية في التحسن. ولكن يبدو أن Nighthawk يقدم زيادة مشروعة في تعقيد الدوائر التي يمكن الوصول إليها، ويشير تحرك IBM إلى فتح المعايير إلى أنها على استعداد للسماح للمقارنات المستقلة بتحديد تلك اللحظة. على الجانب الآخر من المعادلة، تقدم Loon منصة مبكرة موثوقة لاختبار المكونات الأساسية للمنطق المتسامح مع الأخطاء.
يتبع أجهزة توم على أخبار جوجل، أو أضفنا كمصدر مفضل، للحصول على آخر الأخبار والتحليلات والمراجعات في خلاصاتك.
التعليقات