Οι κβαντικοί υπολογιστές χρειάζονται τους κλασικούς: Το σχέδιο IBM–AMD για το άλμα ως το 2028

Με μια ματιά

• IBM, AMD και Oak Ridge παρουσίασαν στις 5 Νοεμβρίου κοινή υποδομή για την έρευνα στη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων.
• Ο κβαντικός επεξεργαστής Nighthawk συνεργάζεται με το σύστημα Umbra, που χρησιμοποιεί συμβατικούς επεξεργαστές και GPU.
• Ο στόχος για αξιόπιστους κβαντικούς υπολογισμούς παραμένει μακριά· η ανακοίνωση δεν περιλαμβάνει νέο ρεκόρ επιδόσεων.

Το επόμενο μεγάλο βήμα στην κβαντική πληροφορική μπορεί να μην εξαρτάται μόνο από έναν ισχυρότερο κβαντικό επεξεργαστή. Μπορεί να εξαρτάται από το πόσο γρήγορα ένας συνηθισμένος —έστω εξαιρετικά ισχυρός— υπολογιστής αντιλαμβάνεται και διορθώνει τα λάθη του. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τη συνεργασία που ανακοίνωσαν στις 5 Νοεμβρίου 2026 η IBM, η AMD και το Quantum Science Center του αμερικανικού Εθνικού Εργαστηρίου Oak Ridge (ORNL).

Οι τρεις εταίροι έθεσαν σε λειτουργία μια κοινή ερευνητική υποδομή στο Πουκίπσι της Νέας Υόρκης, όπου κβαντικά συστήματα της IBM βρίσκονται δίπλα στο σύστημα υψηλών επιδόσεων Umbra του Oak Ridge. Η είδηση δεν είναι ότι κατασκευάστηκε ένας αλάνθαστος κβαντικός υπολογιστής. Είναι ότι επιχειρείται να λυθεί, με πραγματικό εξοπλισμό, ένα από τα βασικά εμπόδια που εμποδίζουν την αξιοποίησή του.

Γιατί οι κβαντικοί υπολογιστές κάνουν τόσα λάθη;

Ένας κλασικός υπολογιστής επεξεργάζεται bits, δηλαδή τιμές 0 ή 1. Ο κβαντικός χρησιμοποιεί qubits, των οποίων οι καταστάσεις αξιοποιούν φαινόμενα της κβαντικής μηχανικής. Αυτή η διαφορετική αρχιτεκτονική δημιουργεί δυνατότητες για συγκεκριμένες κατηγορίες υπολογισμών, αλλά και μια σοβαρή αδυναμία: οι κβαντικές καταστάσεις είναι ευαίσθητες στον θόρυβο, στις ατέλειες των συσκευών και στις παρεμβολές του περιβάλλοντος.

Μια μεμονωμένη αστοχία μπορεί να αλλοιώσει τον υπολογισμό. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων που κατανέμουν την κβαντική πληροφορία σε περισσότερα φυσικά qubits. Έτσι δημιουργούνται τα λεγόμενα «λογικά qubits», τα οποία μπορούν, υπό κατάλληλες συνθήκες, να προστατεύονται καλύτερα από τα λάθη. Η προστασία όμως δεν λειτουργεί αυτόματα ούτε χωρίς πρόσθετο κόστος σε εξοπλισμό και υπολογισμούς.

Το κρίσιμο εξάρτημα είναι ένας «μεταφραστής» σφαλμάτων

Οι κβαντικές συσκευές πραγματοποιούν επαναλαμβανόμενες μετρήσεις ελέγχου. Τα αποτελέσματα πρέπει να ερμηνευθούν από κλασικό λογισμικό, τον λεγόμενο decoder, ώστε να εκτιμηθεί ποιο σφάλμα συνέβη και ποια διορθωτική ενέργεια χρειάζεται. Όσο μεγαλώνει το σύστημα, τόσο αυξάνεται και ο όγκος των δεδομένων που πρέπει να αναλυθούν, συχνά με πολύ αυστηρούς χρονικούς περιορισμούς.

Εδώ μπαίνει η AMD. Το Umbra αξιοποιεί επιταχυντές Instinct MI355X και επεξεργαστές EPYC πέμπτης γενιάς, ενώ στην κβαντική πλευρά βρίσκεται ο επεξεργαστής IBM Quantum Nighthawk των 120 φυσικών qubits. Η φυσική εγγύτητα των συστημάτων επιτρέπει στους ερευνητές να δοκιμάσουν διαδικασίες με μικρότερες καθυστερήσεις επικοινωνίας και να συγκρίνουν διαφορετικούς τρόπους αποκωδικοποίησης και ελέγχου.

Το σημαντικό είναι η συνεργασία των δύο ειδών υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο. Ο κβαντικός επεξεργαστής εκτελεί τις ειδικές κβαντικές πράξεις· ο κλασικός αναλαμβάνει να διαβάζει τα σήματα, να εντοπίζει πιθανά λάθη και να συντονίζει την επόμενη κίνηση. Δεν πρόκειται για ανταγωνισμό ανάμεσα στις δύο τεχνολογίες, αλλά για εξάρτηση της μίας από την άλλη.

Τι σημαίνει το «230 φορές» που αναφέρει η IBM

Η εταιρεία συνδέει τη νέα υποδομή με την αμερικανική πρωτοβουλία Quantum Genesis και τον διαγωνισμό Q Competition του υπουργείου Ενέργειας. Στη δική της παρουσίαση παραθέτει έναν στόχο για τα τέλη του 2028: 100 λογικά qubits που θα μπορούν να εκτελούν 100.000 απαιτητικές πράξεις, τις οποίες χαρακτηρίζει hard operations.

Ως σημείο αναφοράς, η IBM επικαλείται προηγούμενα πειράματα με έως 70 λογικά qubits και 438 τέτοιες πράξεις. Η διαφορά των 438 από τις 100.000 αντιστοιχεί περίπου σε 230 φορές. Αυτός ο αριθμός δεν περιγράφει αύξηση επιδόσεων που πέτυχε η νέα πλατφόρμα στις 5 Νοεμβρίου· περιγράφει την απόσταση ανάμεσα σε προηγούμενο αποτέλεσμα και επιδιωκόμενο ορόσημο.

Χρειάζεται επίσης προσοχή στη σύγκριση των αριθμών. Τα 120 φυσικά qubits του Nighthawk δεν είναι το ίδιο πράγμα με τα 70 λογικά qubits των προηγούμενων πειραμάτων. Επιπλέον, το υπουργείο Ενέργειας περιγράφει ευρύτερες απαιτήσεις για επιστημονικά χρήσιμα συστήματα, συμπεριλαμβανομένων τουλάχιστον 100 λογικών qubits και πολύ μεγάλου αριθμού ανθεκτικών σε σφάλματα πράξεων. Οι διαφορετικές μετρικές δεν πρέπει να συγχέονται.

Τι θα μπορούσε να αλλάξει στην πράξη

Εφόσον η διόρθωση σφαλμάτων γίνει αρκετά γρήγορη και αξιόπιστη, οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να αναλάβουν ειδικές εργασίες σε πεδία όπως η προσομοίωση μορίων, η χημεία υλικών και ορισμένα προβλήματα φυσικής. Οι συμβατικοί υπερυπολογιστές θα συνεχίσουν να εκτελούν την προετοιμασία, τον έλεγχο και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Αυτή είναι μια πιθανή μελλοντική αρχιτεκτονική, όχι αποδεδειγμένο καθολικό πλεονέκτημα απέναντι στους σημερινούς υπολογιστές.

Η IBM συνδέει την έρευνα και με τον σχεδιαζόμενο ανθεκτικό σε σφάλματα υπολογιστή Quantum Starling, τον οποίο τοποθετεί στον οδικό της χάρτη για το 2029. Το υπουργείο Ενέργειας, από την πλευρά του, έχει ανακοινώσει διαγωνισμό με έως 215 εκατομμύρια δολάρια σχεδιαζόμενης χρηματοδότησης, υπό όρους και μελλοντικές εγκρίσεις. Οι στόχοι και τα κονδύλια δείχνουν την ένταση της προσπάθειας, όχι εγγύηση ότι οι προθεσμίες θα τηρηθούν.

Η πραγματική δοκιμασία αρχίζει τώρα

Η ανακοίνωση επιβεβαιώνει τη δημιουργία μιας κοινής ερευνητικής υποδομής. Δεν συνοδεύεται από νέα ανεξάρτητα μετρημένη επίδοση διόρθωσης σφαλμάτων, από απόδειξη εμπορικής χρησιμότητας ή από παρουσίαση ενός πλήρως ανθεκτικού σε σφάλματα κβαντικού υπολογιστή.

Το επόμενο ερώτημα είναι μετρήσιμο: πόσο γρήγορα θα μπορούν οι κλασικοί αποκωδικοποιητές να ανταποκρίνονται καθώς αυξάνονται τα λογικά qubits και το βάθος των υπολογισμών; Αν η απάντηση βρεθεί, ίσως το αποφασιστικό άλμα της κβαντικής εποχής να έχει προέλθει από μια συνεργασία με την τεχνολογία που υποτίθεται ότι θα αντικαθιστούσε.