IBM официально представила процессор Loon — экспериментальную квантовую платформу нового поколения, которая рассматривается компанией как первый полнофункциональный прототип архитектуры для отказоустойчивых квантовых вычислений. Эта разработка должна стать основой коммерческой системы Starling («Скворец»), которую IBM планирует вывести на рынок к 2029 году.

Переход к новой архитектуре

Основная задача Loon — отработка технологий, необходимых для построения масштабируемых квантовых систем, способных корректировать ошибки в реальном времени. Компания делает ставку на усовершенствованные алгоритмы коррекции ошибок qLDPC, которые должны заменить традиционные поверхностные коды.

IBM подчёркивает, что переход к qLDPC позволит сократить потребность в физическом числе кубитов почти в десять раз для формирования одного логического кубита. Это один из ключевых факторов, который может ускорить переход к практическим, а не лабораторным квантовым вычислениям.

Новые технологии построения QPU

Loon является первым процессором IBM, где одновременно реализованы:

• многослойные высококачественные маршруты с низкими потерями;

• внутричиповые связи увеличенной длины, выходящие за пределы схемы «ближайший сосед»;

• современные механизмы сброса кубитов между вычислительными циклами.

Расширение сетевой топологии до связи удалённых кубитов позволяет делать архитектуру более гибкой, а алгоритмы коррекции — эффективнее. Это критично для больших квантовых систем, где ошибки накапливаются лавинообразно.

Классическое оборудование в борьбе с квантовыми ошибками

Одним из технологических прорывов IBM стала демонстрация возможности декодировать ошибки с использованием классических вычислительных узлов. Система смогла обрабатывать qLDPC-коды в реальном времени менее чем за 480 наносекунд — на год раньше заявленного графика.

Комбинация квантовых и классических методов коррекции IBM рассматривает как ключевой этап перед созданием промышленного QPU.

Переход на производство 300-мм пластин

Создавая архитектуру Loon, компания расширила производство в центре Albany NanoTech в Нью-Йорке. Хотя IBM формально не владеет комплексом, она остаётся крупнейшим заказчиком и перенесла туда разработку квантовых чипов.

Производство на 300-мм линиях дало IBM ряд преимуществ:

• ускоренную подготовку инженеров;

• возможность экспериментировать с более сложными многослойными структурами;

• рост числа подключаемых кубитов и их плотности;

• повышение стабильности и производительности процессоров.

Собственный темп исследований компания оценивает как удвоенный: создание новых процессоров теперь занимает значительно меньше времени, а физическая масштабность чипов увеличилась почти на порядок.

Перспективы

IBM заявляет, что именно переход на новую архитектуру и использование 300-мм подложек позволили довести до готовности последние процессоры — Koala («Козодой») и Loon («Гагара»). Эти разработки оформляют технологическую базу, на которой компания намерена построить первый отказоустойчивый коммерческий квантовый компьютер.