AnswersPublished16 sources
IBM ja Intel hakevat kvanttilaskennan kaupallista läpimurtoa eri reittejä
IBM raportoi esijulkaisussa enimmillään 63 kertaisen pienenemän arvioidussa näytteenottoylikustannuksessa, mutta kyse ei ole yleisestä 63 kertaisesta nopeutuksesta eikä vikakestävästä laskennasta. IBM:n moduuleista rakennettava kryogeeninen arkkitehtuuri pyrkii helpottamaan suprajohtavien prosessorien kaapelointia j...
JulkaisijaMuokattu mallilla GPT-5.6 TerraKuvat luotu mallilla GPT Image 2
Research answer
Key takeaways
- IBM raportoi esijulkaisussa enimmillään 63 kertaisen pienenemän arvioidussa näytteenottoylikustannuksessa, mutta kyse ei ole yleisestä 63 kertaisesta nopeutuksesta eikä vikakestävästä laskennasta.
- IBM:n moduuleista rakennettava kryogeeninen arkkitehtuuri pyrkii helpottamaan suprajohtavien prosessorien kaapelointia ja yhdistämistä.
- Intel näkee kvanttiprosessorin CPU:iden ja GPU:iden erikoistuneena rinnakkaislaitteena.
AI Prompt
openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: How are IBM and Intel advancing toward commercially viable quantum computing by addressing error correction, hardware architecture, cooling,. Article summary: IBM is pursuing a combined near-term error-mitigation strategy and a scalable superconducting-system architecture; Intel is pursuing silicon-spin qubits and cryogenic control while framing quantum as a specialized accele. Topic tags: general, news, general web, user generated, academic. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermarks
Kaupallisesti käyttökelpoinen kvanttilaskenta ei synny pelkästään kasvattamalla fyysisten kubittien määrää. Laitteiston on hallittava virheitä, mahduttava yhä tiheämpi ohjaus- ja mittauskaapelointi äärimmäiseen kylmyyteen sekä tuotettava asiakkaalle sellainen etu, josta kannattaa maksaa.
IBM ja Intel ratkaisevat ongelmaa eri suunnista. IBM yhdistää lähivuosien virheiden lievennystä suprajohtaviin, moduuleista rakennettaviin järjestelmiin. Intel puolestaan kehittää piispin-kubitteja ja ajattelee kvanttilaskentaa CPU:ita ja GPU:ita täydentävänä erikoiskiihdyttimenä.
IBM: havaittavat virheet pois, muut tilastollisesti korjattaviksi
IBM:n spacetime probabilistic error cancellation eli spacetime PEC yhdistää kaksi virheenkäsittelytapaa. Se ei väitä korjaavansa kaikkia virheitä täydellisesti.
Ensin avustavien kubittien ja laskentapiirin kubittien sekä aikavaiheiden yli jaettujen tarkistusten avulla etsitään havaittavia virheitä. Tarkistukset rikkovat laskentakerrat merkitään virheellisiksi ja hylätään jälkivalinnalla. Sen jälkeen IBM soveltaa jäljelle jääviin, havaitsematta jääneisiin virheisiin todennäköisyyspohjaista virheenpoistoa (probabilistic error cancellation, PEC). Menetelmä laskee muunnettuja versioita laskentapiiristä ja yhdistää tulokset painotetuksi tilastolliseksi arvioksi.
Olennainen ero on siinä, että kyse on virheiden lievennyksestä, ei vikakestävästä kvanttivirheenkorjauksesta. Menetelmä voi parantaa kohinaisesta prosessorista saatavaa arviota, mutta se ei tee nykyisistä fyysisistä kubiteista rajatta luotettavia loogisia kubitteja.
Mitä IBM testasi – ja mitä 63-kertainen luku tarkoittaa
Tutkijat testasivat yhdistelmää IBM:n suprajohtavalla ibm_aachen-prosessorilla transversaalisen Ising-mallin simulaatiossa. Esijulkaisun mukaan menetelmä palautti keskimagnetisaation tilastollisen epävarmuuden rajoihin asti kuuden Trotter-askeleen läpi. Samalla arvioitu näytteenottoylikustannus pieneni enimmillään 63-kertaisesti verrattuna PEC:iin ilman jälkivalintaa.
Luku on kiinnostava, mutta rajattu. Se kertoo tämän kokeen arvioidusta näytteenottokustannuksesta, ei 63-kertaisesta kokonaisajoajan lyhenemisestä tai yleiskäyttöisestä kvanttilaskennan nopeusedusta. Jälkivalinta väistämättä hylkää osan mittauksista, ja PEC:n toimivuus riippuu siitä, kuinka hyvin kohina voidaan mallintaa. Lisäksi tulos on arXiv-esijulkaisu, ei vertaisarvioitu näyttö laajasta vikakestävästä laskennasta.
Käytännössä IBM:n tulos viittaa välivaiheen strategiaan: tunnistettavat virheet poistetaan aineistosta, ja laskennallisesti kallista lievennystä käytetään vain jäljelle jäävään kohinaan. Se voi laajentaa hyödyllisten kohinaisten laskujen aluetta, mutta ei poista aktiivisen virheenkorjauksen ja loogisten kubittien tarvetta.
Jääkaappi on myös skaalautumisongelma
Suprajohtavat kvanttiprosessorit toimivat erittäin matalissa lämpötiloissa. Jokainen kubitti tarvitsee ohjaus- ja lukuyhteyksiä, joten prosessorien kasvattaminen törmää nopeasti kryogeenisen laitteiston kaapelointi- ja liitäntätilaan.
IBM on yhdistänyt kaksi laatikkomaista kryogeenistä solua yhdeksi toimintaympäristöksi, joka ylsi alle 15 millikelvinin lämpötilaan. Moduulien välissä on lämpösuojattu tunneli kvanttikaapelointia varten. Kummassakin solussa käytetään vakiintunutta laimennusjäähdytystekniikkaa, mutta laatikkomainen rakenne on suunniteltu asetettavaksi vierekkäin. Näin saadaan enemmän tilaa johdotukselle ja sirujen välisille yhteyksille. IBM:n mukaan yhden moduulin tyhjiökammiossa on jopa 12 kertaa enemmän johdotustilaa kuin yhtiön laajasti käytetyissä kvanttijärjestelmissä.
Kaupallisesti kiinnostava ajatus on arkkitehtuurissa: yhden valtavan, ahtaaseen jääkaappiin sijoitetun prosessorin sijaan IBM tavoittelee lyhyillä ja suojatuilla yhteyksillä yhdistettyjä prosessoreita. Tämä voisi helpottaa kapasiteetin lisäämistä ja vähentää pitkien ulkoisten kytkentöjen aiheuttamaa reititysongelmaa.
Nighthawk, 1 000 ohjelmoitavaa kubittia ja Starling
Seuraavaksi IBM aikoo asentaa Nighthawk-prosessoreita modulaarisiin järjestelmiin arkkitehtuurin testaamiseksi. Yhtiön tiekartassa tavoitteena on vähintään 1 000 ohjelmoitavaa kubittia yhdistettyjen prosessorien kesken vuoteen 2027 mennessä. Vikakestäväksi suunniteltu IBM Quantum Starling on puolestaan tarkoitus saada valmiiksi vuonna 2029. 17
18
Kyse on tavoitteista, ei jo toimitetuista ominaisuuksista. Ne kuitenkin osoittavat, että IBM pitää virheenkäsittelyä, modulaarista laitteistoa, sirujen välisiä yhteyksiä, kaapelointia ja jäähdytystä yhtenä skaalautumisen kokonaisuutena.
Intelin veto: piikubitteja hybridiympäristöön
Intel-toimitusjohtaja Lip-Bu Tan on kuvannut kvanttiprosessorit kolmanneksi laskentalaitteiston luokaksi, joka toimisi CPU:iden ja GPU:iden rinnalla tietyissä käyttökohteissa. Tässä mallissa perinteiset prosessorit ja kiihdyttimet hoitavat orkestroinnin sekä tavallisen laskennan, kun taas kvanttiprosessoria käytetään vain tehtävissä, joissa kvanttialgoritmi voi tuottaa merkittävän edun. 5
Ajatus on rajatumpi kuin perinteisen laskennan korvaaminen – ja todennäköisesti realistisempi. Hybridityönkulun pitäisi perustella lisälaitteiston, ohjelmiston ja operoinnin kustannukset suhteessa nopeasti kehittyviin suurteholaskennan ja tekoälyn järjestelmiin.
Tunnel Falls on tutkimusalusta
Intel Tunnel Falls on 12 kubitin piispin-kvanttiprosessori, joka on annettu tutkijayhteisön käyttöön. Sen tarkoitus on auttaa selvittämään kubittien toimintaa, karakterisointia, valmistusta ja skaalautumista puolijohdeteollisuuden valmistusmenetelmillä. Intel kuvaa sitä askeleeksi kohti täyden pinon kaupallista kvanttijärjestelmää, ei kaupalliseksi tuotteeksi sellaisenaan.
Piispin-kubittien strateginen vetovoima liittyy valmistettavuuteen: tekniikan kypsyessä se voisi mahdollisesti hyödyntää tavanomaisesta puolijohdetuotannosta tuttua prosessikuria ja menetelmiä. Tunnel Falls on kuitenkin edelleen tutkimusmittakaavan laite, joten tämän potentiaalin toteutuminen vikakestävyyden edellyttämässä mittakaavassa on vielä näyttämättä.
Horse Ridge II tuo ohjauselektroniikkaa lähemmäs kubitteja
Intelillä on ratkaistavana myös ohjauksen ongelma. Horse Ridge II on yhtiön kryogeeninen kvanttiohjaussiruhanke, jonka tavoitteena on tiivistää kubittien ja niitä ohjaavan sekä lukevan klassisen elektroniikan integraatiota. Intel pitää kryogeenistä ohjausta keskeisenä osana kvanttijärjestelmätyötään; ohjelmaa käsittelevien raporttien mukaan Horse Ridge II toimii noin 4 kelvinin lämpötilassa.
Kun osa ohjauksesta tuodaan lähemmäs kryogeenistä ympäristöä, voidaan vähentää riippuvuutta suurista huonelämpötilaan ulottuvista kaapelinipuista. Niistä voi muuten tulla pullonkaula järjestelmien kasvaessa. Tunnel Falls ja Horse Ridge II osoittavat, että Intel kehittää samanaikaisesti sekä kubittiteknologiaa että sitä ympäröivää ohjauskerrosta.
Kilpailu kiristyy, mutta markkina on todistamatta
Toimialan aikataulut painottuvat vuosikymmenen loppuun. Microsoft arvioi Majorana 2 -työnsä tukevan tavoitetta kaupallisesti hyödyllisistä kvanttikoneista vuonna 2029. Microsoftin mukaan uuden järjestelmän kubittien keskimääräinen elinikä on noin 20 sekuntia. Kyse on yhtiön omista välitavoitteista ja ilmoituksista, ei todisteesta jo käyttöön otetusta vikakestävästä kaupallisesta koneesta. 2
9
Amazonin johtaja Peter DeSantis on esittänyt varovaisemman ennusteen: ensimmäiset kaupallisesti hyödylliset pienimuotoiset kvanttitietokoneet voivat tulla viiden–seitsemän vuoden sisällä. 6 Arvio ulottuu 2030-luvun alkuun ja korostaa, että laitteistotavoite ei vielä tarkoita toistettavaa liiketoiminta-arvoa.
Intel nostaa esiin virheenkorjauksen, sovellukset ja kysymyksen siitä, kuka maksaa. Siinä on koko kaupallistamisen ydin. Enemmän kubitteja, parempi kryogeniikka ja pienempi virheiden lievennyksen kustannus ovat välttämättömiä edistysaskelia, mutta yksikään niistä ei yksin todista kysyntää. Ratkaiseva koe on, pystyykö CPU:n, GPU:n ja kvanttiprosessorin hybridityönkulku tuottamaan asiakkaan ongelmaan varmennetun taloudellisen edun, johon klassinen laskenta ei yllä yhtä tehokkaasti.
IBM:n spacetime PEC ja modulaarinen kryogeniikka sekä Intelin piispin- ja ohjauslaitteistotyö ovat siis merkittäviä insinööriaskelia. Ne kannattaa nähdä yrityksinä tehdä hyödyllisestä kvanttilaskennasta mahdollista – ei todisteena siitä, että laajasti kannattava kvanttilaskenta olisi jo täällä.
Studio Global AI
Continue your research
This page includes a source-backed answer you can continue inside Studio Global.
People also ask
What is the short answer to "IBM ja Intel hakevat kvanttilaskennan kaupallista läpimurtoa eri reittejä"?
IBM raportoi esijulkaisussa enimmillään 63 kertaisen pienenemän arvioidussa näytteenottoylikustannuksessa, mutta kyse ei ole yleisestä 63 kertaisesta nopeutuksesta eikä vikakestävästä laskennasta.
What are the key points to validate first?
IBM raportoi esijulkaisussa enimmillään 63 kertaisen pienenemän arvioidussa näytteenottoylikustannuksessa, mutta kyse ei ole yleisestä 63 kertaisesta nopeutuksesta eikä vikakestävästä laskennasta. IBM:n moduuleista rakennettava kryogeeninen arkkitehtuuri pyrkii helpottamaan suprajohtavien prosessorien kaapelointia ja yhdistämistä.
What should I do next in practice?
Intel näkee kvanttiprosessorin CPU:iden ja GPU:iden erikoistuneena rinnakkaislaitteena.