اخبار کوانتومی – شرکت IQM از STAR رونمایی می‌کند: معماری جدیدی برای محاسبات کوانتومی مقیاس‌پذیر
عنوان خبر: شرکت IQM از STAR رونمایی می‌کند: معماری جدیدی برای محاسبات کوانتومی مقیاس‌پذیر
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، کیوبیت ابررسانا
تاریخ انتشار خبر: 30 آوریل 2025
لینک خبر: meetiqm.com
چکیده:
شرکت IQM معماری جدیدی از پردازنده‌ی کوانتومی خود با نام STAR معرفی کرده است که از طراحی‌های سنتی مبتنی بر شبکه فاصله گرفته و به‌جای آن از توپولوژی ستاره‌ای بهره می‌برد. در این معماری، چندین کیوبیت ابررسانا از طریق یک تشدیدگر مرکزی و فعال به هم متصل می‌شوند و این امر اتصال تقریباً all-to-all را ممکن می‌سازد. این طراحی اجرای مؤثرتر کدهای پیشرفته اصلاح خطا مانند qLDPC و الگوریتم‌هایی مانند QAOA و VQE را بدون نیاز به گیت های SWAP ممکن می‌کند. IQM موفق به تولید حالت GHZ با فیدلیتی بالا، نرخ خطای منطقی پایین و امتیاز کوانتومی ۶+۱ در یک تراشه‌ی ۶ کیوبیتی شده است. این معماری قرار است در یک سامانه‌ی ۲۴ کیوبیتی در جمهوری چک، در چارچوب پروژه‌ی EuroHPC LUMI-Q، به‌کار گرفته شود و گامی مهم به‌سوی محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا به شمار می‌آید.
شرح کامل خبر:
شرکت IQM Quantum Computers معماری جدیدی را در حوزه‌ی پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا با عنوان IQM STAR معرفی کرده است. این طراحی از الگوی سنتی مبتنی بر شبکه‌ی دوبعدی فاصله گرفته و به جای آن از یک توپولوژی ستاره‌ای بهره می‌برد؛ جایی که چندین کیوبیت از طریق یک تشدیدگر مرکزی به یکدیگر متصل می‌شوند.
در طراحی‌های مرسوم پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا، کیوبیت‌ها در آرایشی شبکه‌ای قرار دارند و تنها با همسایگان نزدیک خود تعامل دارند. این معماری مناسب پیاده‌سازی کدهای سطحی برای اصلاح خطا است، اما در اتصال‌پذیری و اجرای الگوریتم‌های پیچیده محدودیت دارد.
IQM STAR با ایجاد اتصال تقریباً همه-به-همه میان کیوبیت‌ها، امکان اجرای الگوریتم‌های پیچیده‌تر و تصحیح خطای پیشرفته‌تری مانند quantum Low-Density Parity-Check یا همان qLDPC یا کدهای رنگی (color codes) را فراهم می‌کند، بدون نیاز به گیت های SWAP که معمولاً موجب خطا و افزایش عمق مدار می‌شوند.
ویژگی‌های کلیدی معماری STAR
امکان رمزگذاری ترکیبی: مسیر را برای استفاده از کیوبیت‌های گربه‌ای (Cat qubits) و رمزگذاری‌های ترکیبی کیوبیت-تشدیدگر هموار می‌سازد.
تشدیدگر مرکزی فعال: این تشدیدگر تنها یک واسطه‌ی ارتباطی نیست بلکه در محاسبات نیز شرکت می‌کند و حتی به‌عنوان یک مد بوزونی برای کاربردهای خاص به‌کار گرفته می‌شود.
پشتیبانی از الگوریتم‌های متصل: مناسب برای الگوریتم‌هایی مانند QAOA، VQE و شبیه‌سازی‌های کوانتومی.
عملکرد و ارزیابی
مهندسی سخت‌افزار: استفاده از بسته‌بندی میکروموجی سه‌بعدی و مدارهای چندلایه فشرده.
وضعیت GHZ: تولید موفق حالت‌های درهم‌تنیده 6 کیوبیتی GHZ با فیدلیتی تصحیح‌شده حدود ۰.۸۶ با استفاده از روش‌هایی مانند برآورد مقاوم به نویز (NRE) و برون‌یابی نویز صفر (ZNE).
نرخ خطای منطقی: فیدلیتی حالت منطقی بالاتر از ۹۶٪ و نرخ خطای منطقی کمتر از ۱٪ از طریق گزینش پسینی (post-selection) و کاهش نویز.
امتیاز کوانتومی (Q-score): دستیابی به امتیاز ۶+۱، نشان‌دهنده‌ی کارایی در حل مسائل بهینه‌سازی با QAOA.
IQM معماری STAR را به‌عنوان بخش کلیدی از مسیر خود برای رسیدن به رایانش کوانتومی مقاوم در برابر خطا تا سال ۲۰۳۰ معرفی کرده است. این معماری به‌طور خاص برای تسهیل تصحیح خطای کوانتومی کارآمد با استفاده از کدهای qLDPC طراحی شده است که می‌تواند با کاهش سربار کیوبیت و در عین حال هدف قرار دادن نرخ خطای منطقی تا 10⁻⁹، 2 تا 10 برابر کارایی بهتری نسبت به کدهای سطحی ارائه دهد.
STAR جایگزینی برای معماری کریستال قبلی IQM (مبتنی بر شبکه‌های استاندارد) نیست، بلکه یک پلتفرم مکمل است که از تصحیح خطای کد غیرسطحی بهتر پشتیبانی می‌کند. STAR و کریستال با هم یک رویکرد استراتژی دوگانه برای دستیابی به محاسبات کوانتومی اصلاح‌شده خطا در مقیاس بزرگ تشکیل می‌دهند.
IQM قرار است یک رایانه‌ی کوانتومی ۲۴ کیوبیتی مبتنی بر STAR را به مرکز ملی ابررایانش IT4Innovations در اوستراوا، جمهوری چک تحویل دهد. این پروژه بخشی از طرح EuroHPC LUMI-Q است و رایانه‌ی کوانتومی قرار است با ابررایانه‌ی Karolina یکپارچه شود تا در اختیار پژوهشگران و صنعت قرار گیرد، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند هوش مصنوعی، مدل‌سازی‌های پیچیده و فیزیک محاسباتی.
معرفی STAR در زمانی صورت می‌گیرد که کشورهای رقیب مانند چین، کانادا و اتحادیه اروپا در حال افزایش سرمایه‌گذاری‌های عمومی در رایانش کوانتومی هستند. در حالی که غول‌هایی مانند IBM و Google بر کدهای سطحی متمرکزند، STAR نشان می‌دهد که برای مقیاس‌پذیری واقعی، باید به سمت معماری‌هایی با اتصال‌پذیری بالا و تصحیح خطای مؤثرتر رفت.
منابع:
[1] https://meetiqm.com/blog/jumping-off-the-grid-in-quantum-processor-innovation-introducing-iqm-star/
[2] https://quantumcomputingreport.com/iqm-unveils-star-architecture-a-resonator-centric-quantum-processor-with-effective-all-to-all-connectivity/
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
