Le dernier ordinateur quantique d’IBM est désormais suffisamment puissant pour recherche scientifique utiledisent les scientifiques, après que l’entreprise ait apporté d’importantes améliorations matérielles et logicielles à son système quantique.
Le nouveau système est composé de deux parties : un nouveau système de 156 qubits unité de traitement quantique (QPU) appelé R2 IBM Heron (la deuxième génération d’une puce lancé l’année dernière); et Qiskit – une collection d’outils logiciels et d’algorithmes conçus pour optimiser informatique quantique performance.
Le résultat est un nouveau système capable d’effectuer des tâches jusqu’à 50 fois plus rapidement que les efforts précédents, selon données d’analyse comparative. Pour référence, dans l’expérience d’utilité quantique d’IBM 2023, publiée dans la revue Natureson ordinateur quantique le plus puissant de l’époque mettait 122 heures pour exécuter les charges de travail du benchmark. Le nouveau système, équipé du R2 Heron QPU, n’a pris que 2,4 heures.
Les nouveaux ordinateurs quantiques, basés dans les centres de données IBM du monde entier, peuvent résoudre des problèmes scientifiques dans les domaines des matériaux, de la chimie, des sciences de la vie, de la physique des hautes énergies et bien d’autres domaines, ont déclaré les représentants d’IBM dans un communiqué. déclaration.
« Les progrès réalisés dans le matériel IBM Quantum et Qiskit permettent à nos utilisateurs de créer de nouveaux algorithmes dans lesquels les ressources avancées de calcul quantique et classique peuvent être combinées pour combiner leurs atouts respectifs. » Jay Gambettavice-président d’IBM Quantum, a déclaré dans le communiqué.
Traitement quantique de nouvelle génération
Le R2 Heron QPU est équipé de 156 qubits disposés en un treillis hexagonal lourd – un structure topologique qu’IBM utilise pour tous ses processeurs quantiques. Cela permet au système d’exécuter de manière fiable des circuits quantiques comprenant jusqu’à 5 000 portes à deux qubits, soit près du double des 2 880 portes à deux qubits de l’expérience utilitaire de 2023, alimentée par le QPU Eagle de 127 qubits.
Les portes à deux qubits sont essentielles pour libérer la puissance exponentielle d’un ordinateur quantique : plus il y a de qubits dans un système, plus les calculs peuvent s’exécuter en parallèle. Les portes à qubit unique permettent à des qubits individuels de tourner ou d’inverser leurs états, tandis que les portes à deux qubits fonctionnant par paires de qubits exploitent les lois de la mécanique quantique pour permettre l’intrication entre eux. Alors que les portes à un seul qubit peuvent fonctionner à un niveau de base, l’utilisation de portes à deux qubits peut permettre à un ordinateur quantique d’effectuer des calculs beaucoup plus complexes.
La nouvelle puce R2 Heron comporte également un « système d’atténuation à deux niveaux », qui contribue à réduire l’impact des perturbations sur les qubits interagissant avec les matériaux qui les entourent. Le système bénéficie également d’améliorations logicielles en matière de correction d’erreurs, à savoir l’utilisation de l’algorithme d’atténuation des erreurs de réseau tensoriel (TEM) de Qiskit.
D’autres améliorations logicielles, notamment le lancement de la dernière génération du moteur d’exécution, l’optimisation du mouvement des données et l’introduction de compilation paramétriquesignifie que le nouveau système peut fonctionner à 150 000 opérations de couche de circuit par seconde (CLOPS). En comparaison, les performances de base n’étaient que de 950 CLOPS en 2022 et de 37 000 CLOPS plus tôt cette année lorsque l’optimisation du mouvement des données a été introduite pour la première fois.
Calcul intensif centré sur le quantique
Les représentants d’IBM affirment que les derniers développements s’inscrivent dans leur vision du développement de superordinateurs « centrés sur le quantique », qui combinent des ordinateurs quantiques et classiques pour obtenir des résultats viables plus tôt qu’ils ne le feraient en utilisant uniquement des ordinateurs quantiques. .
En effet, les systèmes hybrides peuvent gérer des charges de travail en parallèle, décomposant des algorithmes complexes en attribuant des parties de la tâche à la moitié du système pour laquelle elles sont les mieux adaptées. Une fois ces éléments résolus, la couche logicielle réassemble les problèmes de manière transparente.
Un exemple de calcul intensif quantique en action se trouve au RIKEN, un centre de recherche scientifique au Japon. En utilisant une méthode connue sous le nom de « Quantum-Selected Configuration Interaction », décrite dans un article publié au arXiv base de données de préimpression en 2023, les scientifiques utilisent du matériel quantique pour modéliser le structure électronique des sulfures de fer.
Les scientifiques de RIKEN se sont également lancés dans un projet visant à créer une plate-forme hybride de calcul quantique haute performance en intégrant Fugaku, l’un des superordinateurs les plus rapides au monde, avec un ordinateur quantique IBM System Two sur site alimenté par le Heron QPU.
