IBM только что купила квантовую технологию, которую сама не развивает. Всего несколько дней спустя результаты ее работы появились в Nature.

Шесть дней назад компания IBM договорилась о покупке лаборатории квантовых вычислений, которая создает кубиты совершенно иного типа, чем сама IBM. На этой неделе лаборатория показала всему миру почему.

В среду в журнале Nature была опубликована научная работа сотрудников HRL Laboratories: они представили кремниевый квантовый процессор, который, по сути, управляет сам собой. Эта исследовательская компания из Малибу находится в совместном владении Boeing и General Motors. Компания IBM договорилась о ее приобретении 23 июля, еще до публикации статьи.

Проблема проводов

Каждый квантовый компьютер упирается в одну и ту же преграду при масштабировании. Кубиты помещаются в рефрижератор, где поддерживается температура, близкая к абсолютному нулю. Электроника, которая ими управляет, располагается в стойках при комнатной температуре. Для каждого кубита требуются собственные управляющие линии, уходящие вниз, в холодную зону. При масштабировании до миллионов кубитов, необходимых для создания полезной машины, провода превращаются в неразрешимый клубок.

Специалисты HRL перенесли контроллер в холодную зону. Они создали специализированный чип, работающий при температуре около 4 кельвинов внутри рефрижератора прямо рядом с кубитами. Этот чип генерировал все сигналы управления для 18-кубитного устройства. Что особенно важно, он выполнял коррекцию ошибок самостоятельно, без помощи электроники комнтатной температуры в реальном времени, как заявили в компании. HRL утверждает, что это сделано впервые в мире.

Как удалось сохранить кубиты холодными

Размещение теплой электроники по соседству с холодными кубитами звучит как противоречие. Даже при температуре 4 кельвина контроллер является горячим по сравнению с находящимися ниже кубитами. Решением стал новый сверхпроводящий ленточный кабель. Он проводит сотни управляющих сигналов к кубитам, но практически не передает тепло. Хрупкие квантовые состояния сохраняются.

Цифры подтверждают это заявление. HRL сообщает, что ошибки управления оказались в десять раз ниже, чем во всех предыдущих демонстрациях с данным типом кубитов. Каждая операция занимает менее микросекунды. Когда исследователи добавили больше кубитов в свой код коррекции ошибок, частота сбоев снизилась примерно в пять раз. Именно к такому «подавлению ошибок» будет стремиться каждый квантовый компьютер, и полученные результаты полностью совпали с моделями научной группы.

Технологичность производства, а не только производительность

HRL постоянно делает акцент на стоимости, а не только на показателях производительности. Кубитный чип, кабель и контроллер изготавливаются с использованием стандартных полупроводниковых процессов. В этом и заключается суть подхода.

«Технологии, которые обеспечили успех классических вычислений, обладали не просто максимальной производительностью — их можно было производить дешево и в больших масштабах. Мы считаем, что квантовые вычисления пойдут по схожему пути. Наша цель — создавать эти мощные компьютеры на базе стандартных производственных линий микрочипов и помещать каждый из них в один-единственный рефрижератор. Такой подход позволит удерживать производственные затраты на низком уровне и сделать технологию достаточно доступной для решения самых разнообразных бизнес- и научных задач».

Это слова Роба Васкеса (Rob Vasquez), генерального директора HRL. Его аргументация проста. Победителем в гонке квантовых машин станет та, которую действительно можно построить — точно так же, как кремний победил в сфере традиционных вычислений.

Почему этого захотелось IBM

Именно здесь кроется логика данной сделки. IBM сделала ставку в своей дорожной карте квантового развития на другой тип кубитов — сверхпроводящие. Выпуск ее крупной машины Starling запланирован на 2029 год. Кремниевые спиновые кубиты от HRL представляют собой конкурирующий подход. Покупка HRL — это страховка рисков и нечто большее.

Оба типа кубитов используют кремний, поэтому управляющие чипы, межсоединения и технологии корпусирования от HRL помогут IBM независимо от того, какая именно технология победит в итоге. Главный научный сотрудник IBM Джей Гамбетта (Jay Gambetta) отметил, что команда HRL «привносит широкий портфель технологий, который укрепит долгосрочные планы IBM».

Это также дает IBM второго фаворита в гонке, в которой компания привыкла лидировать, и все это в момент, когда правительства рассматривают квантовые технологии как стратегические. Сумма сделки не разглашается, а ее закрытие должно состояться до конца сентября. В дальнейшем Boeing и GM продолжат сотрудничество с IBM. Выбор времени говорит сам за себя: IBM приобрела этот актив 23 июля, а широкая общественность увидела главный трофей всего шесть дней спустя.