IBM передала квантовые состояния между чипами с точностью до 99,29%
При передаче квантовой информации между процессорами нужно сохранить её состояние. Инженеры IBM впервые показали работу сразу четырёх каналов связи между двумя независимыми чипами.
В эксперименте они проверили передачу состояний, совместные операции и запутанность кубитов на разных микросхемах.
В установке использовали два квантовых процессора Nighthawk R1 по 120 сверхпроводящих кубитов в каждом. Чипы находились в холодильной установке и были соединены четырьмя L-образными каналами. Каждый канал включал алюминиевый сверхпроводящий коаксиальный кабель длиной около 80 см, два перестраиваемых промежуточных кубита и два элемента связи на основе RF-SQUID. Состояние передавали через промежуточные элементы от кубита одного процессора к кубиту другого.
Средняя точность передачи квантового состояния по четырём каналам составила 99%, а лучший результат на одном из них достиг 99,29%. Затем исследователи выполнили двухкубитные операции между процессорами. Их средняя точность оказалась ниже, 94,75%, при максимальном результате 96,42%. Кроме того, команда создала запутанность между кубитами на разных чипах, в том числе одновременно сформировала две запутанные пары через соседние каналы.
Исследователи также продемонстрировали запутанные состояния из четырёх и шести кубитов, распределённых между процессорами. Соединения сохранили работоспособность после трёх циклов нагрева и охлаждения. Результаты работы представлены в препринте и ещё не прошли независимое рецензирование.
Зачем IBM соединяет квантовые чипы
IBM рассчитывает строить квантовые системы из нескольких процессоров, а не наращивать число кубитов только на одном чипе. Увеличение отдельного процессора усложняет управление кубитами и размещение компонентов, а также усиливает ограничения, связанные с тепловыделением и помехами. Межчиповая связь должна позволить модулям работать совместно и сохранять квантовую информацию при передаче.
Конструкция L-образных соединителей допускает установку дополнительных каналов уже после размещения процессоров в криогенной системе. Кабели подключают перпендикулярно поверхности чипов, оставляя место для новых соединений между модулями. В августе 2026 года IBM продемонстрировала другую часть этой инфраструктуры: компания соединила и охладила два модульных криостата в единой среде.
Эксперимент не превратил два процессора в универсальный 240-кубитный компьютер: для подключений использовали лишь часть кубитов, а вычисления с коррекцией ошибок на такой системе не показывали. Качество операций между чипами остаётся отдельной задачей. При большом числе взаимодействий ошибки могут накапливаться; на передачу также влияют потери когерентности кубитов и характеристики соединителей. Исследователи обнаружили, что магнитное поле во время охлаждения кабелей способно ухудшать их работу.
В дорожной карте IBM предусмотрено объединение до трёх 120-кубитных модулей Nighthawk в систему на 360 программируемых кубитов. На 2029 год компания запланировала квантовый компьютер с коррекцией ошибок Quantum Starling, архитектура которого должна объединить сотни микросхем. Для таких систем IBM предстоит увеличить число соединений и улучшить точность межчиповых операций.
