IBM свърза два криомодула чрез криогенен тунел

IBM обяви на 19 август от изследователския си център в Yorktown Heights, Ню Йорк, че за първи път е свързала и охладила заедно два криогенни модула в една обща среда. Двата шкафа са стигнали до 4 келвина за под пет дни, а малко след това — до под 15 миликелвина. Връзката между тях минава през това, което компанията нарича „криогенен тунел“ — и точно тя е новината, защото решава проблема как квантов компютър да порасне отвъд един-единствен криостат.

Какво точно е криогенният тунел

Днешните свръхпроводникови кубити живеят в цилиндрични разреждащи хладилници — характерните „полилеи“ от медни дискове, през които циркулира смес от хелиеви изотопи. Проблемът е, че когато искате да свържете процесори в два съседни хладилника, кабелът трябва да излезе на стайна температура и после отново да слезе почти до абсолютната нула. Дългата и шумна връзка внася точно това, което кубитът не понася — топлина и електромагнитен шум, които рушат суперпозицията.

Решението на IBM е геометрично. Новите модули са правоъгълни, изградени от плътни алуминиеви панели и рамки, и имат отвор в стената. През него се прекарват т.нар. quantum cables, а няколкото слоя термична изолация на двата шкафа се съединяват и образуват защитен тунел, в който кабелът никога не напуска студената зона. Според The Register всеки модул е около три пъти по-голям от домашен хладилник, с 0,53 кв. м площ за окабеляване и вакуумна камера от 2,75 куб. м. Свързани, двата шкафа са над 2,4 метра високи и толкова широки.

Снимка: IBM Newsroom

Числото, което инженерите ще харесат най-много, е друго: вакуумният корпус дава до 12 пъти повече място за кабели в сравнение с най-разпространената досега система на компанията, IBM Quantum System One. Самите охладителни машини идват от финландската Bluefors — IBM не строи криогениката от нулата, а преработва корпуса около нея. Останалото е класическа вакуумна техника: майларова суперизолация, метални EMI уплътнения и гумени O-пръстени.

Защо това е важно за 2029 г.

Официалното съобщение на IBM поставя постижението в контекста на пътната карта към Starling — системата, която компанията обещава за 2029 г. като първия устойчив на грешки квантов компютър с 200 логически кубита и над 100 милиона операции на задача.

Междинните стъпки са конкретни. По-късно през 2026 г. в модулите ще влязат процесори Nighthawk — по един на шкаф в първите демонстрации, всеки със 120 кубита в квадратна решетка. През 2027 г. идват L-couplers, които свързват отделни чипове в един по-голям компютър с поне 1000 програмируеми кубита. За Starling се предвиждат около дузина свързани модула, като всеки да побира близо 2000 физически кубита, или около четири процесора.

„Успешното свързване и работата на тези криогенни модули е скок напред в тази посока“, коментира Джей Гамбета, директор на IBM Research и IBM Fellow.

Тук е добре да се държи мярка. Свързването на два шкафа не е квантово предимство и не е коригиране на грешки — това е строителна работа. Но точно строителната работа е тясното място: докато класическите чипове се борят за проценти и нанометри, както при новия график на Apple за A20 Pro, квантовите системи опират в това колко кабела физически влизат в един студен обем.

Един подход сред няколко

Струва си да се помни, че свръхпроводниковите кубити не са единственият залог. Обзор на Quanta Magazine от 19 август описва конкурентните технологии: заловени йони в Оксфорд и NIST в Боулдър, където кубитът е отделен йон стронций или берилий; и неутрални атоми, задържани с оптични пинсети — през 2025 г. екип от Caltech контролира индивидуално 6100 цезиеви атома.

Снимка: IBM чрез Quanta Magazine

Всяка от тези платформи има различен проблем за решаване. Йоните и атомите работят във вакуумни камери при стайна температура и нямат нужда от криостати, но пък се управляват по-бавно. Свръхпроводниковите чипове са бързи и се произвеждат с познатата полупроводникова технология, но плащат цената в хелий, кабели и квадратни метри.

Заключение

Модулната криогеника няма да ви даде нищо ново за смятане утре. Значението ѝ е, че премахва един таван: досега размерът на квантовия компютър беше ограничен от размера на един хладилник. Ако IBM спази графика — Nighthawk в модулите до края на 2026 г., 1000 кубита през 2027 г. — следващите две години ще покажат дали тунелът наистина държи и при повече от два шкафа. Дотогава 15-те миликелвина остават впечатляващ, но самотен резултат от лабораторията.