درون مسیر IBM به‌سوی Starling: نتایج تصحیح خطای نوامبر 2026 چه چیزی را نشان می‌دهند و چه چیزی را نه

هدف: 200 کیوبیت منطقی و 100 میلیون عملیات

IBM می‌گوید سامانه Starling از IBM Quantum که برای 2029 برنامه‌ریزی شده، مدارهایی با 100 میلیون عملیات کوانتومی را روی 200 کیوبیت منطقی اجرا خواهد کرد. کیوبیت منطقی یک واحد اطلاعات کوانتومیِ محافظت‌شده است که میان کیوبیت‌های فیزیکی فراوانی پخش می‌شود تا خطاها سریع‌تر از انباشته‌شدن، شناسایی و اصلاح شوند. راهنمای تصحیح خطای ما مبانی را توضیح می‌دهد.

طراحی Starling بر خانواده‌ای از کدهای کوانتومی با بررسی توازن کم‌چگال (qLDPC) به نام کدهای دوچرخه‌ای دومتغیره استوار است که پژوهشگران IBM در سال 2024 در Nature منتشر کردند. نمونه شاخص آن‌ها، کد «gross» با مشخصه [[144,12,12]]، 12 کیوبیت منطقی را در 288 کیوبیت فیزیکی ذخیره می‌کند. این مقاله برآورد می‌کند که کد سطحیِ پرکاربرد برای حفاظتی هم‌سطح به نزدیک 3,000 کیوبیت فیزیکی نیاز دارد، با فرض نرخ خطای فیزیکی 0.1%. IBM در 2025 توضیح داد که چگونه می‌توان از این کدها یک رایانه کامل ساخت، یعنی «معماری دوچرخه‌ای»: ماژول‌های کد که هر یک واحد پردازش منطقی دارند، با مبدل‌ها به هم وصل می‌شوند و از کارخانه‌های حالت جادویی تغذیه می‌شوند.

گره کار سیم‌کشی است. در طرح اولیه، هر کیوبیت باید با شش کیوبیت دیگر برهم‌کنش داشته باشد و برخی از این همتایان روی تراشه دور از هم قرار دارند. به همین دلیل نتایج نوامبر 2026 به‌جای تعداد کیوبیت‌ها بر جفت‌کننده‌ها، پیوندها و ساخت تمرکز دارند.

IBM در 11 نوامبر چه گزارش کرد

IBM این به‌روزرسانی را هم‌زمان با Quantum Developer Conference منتشر کرد، در همان روزی که نقشه راه Nighthawk r3 را اعلام کرد و ما جداگانه به آن پرداختیم. جدول زیر هر نتیجه گزارش‌شده را با هدفی که IBM برای Starling تعیین کرده مقایسه می‌کند. همه ارقام از خود IBM است.

جزء اصلی	گزارش‌شده در نوامبر 2026	نیاز یا وضعیت Starling
کیوبیت‌های فیزیکی (تراشه Loon)	زمان همدوسی (T1) حدود 200 میکروثانیه؛ میانه خطای گیت نزدیک 0.3%	T1 در محدوده میلی‌ثانیه؛ خطای گیت در بخش پایینی محدوده 0.01%
بهترین گیت‌ها روی تراشه‌های کنونی	خطای گیت روی Heron و Nighthawk تا 0.04%	بخش پایینی محدوده 0.01%
جفت‌کننده‌های دوربرد روی تراشه (c-couplers)	ضریب کیفیت تشدیدگر بیش از 10 میلیون؛ سه لایه سیم‌کشی به‌جای دو؛ طول 20 میلی‌متر	به گفته IBM فراتر از نیاز Starling
کد تصحیح خطا	کد بازنگری‌شده به‌جای شش اتصال به پنج اتصال برای هر کیوبیت نیاز دارد؛ IBM نرخ خطای منطقی 20 تا 100 برابر کمتر گزارش می‌کند	شبیه‌سازی‌شده، هنوز روی سخت‌افزار اجرا نشده
ساخت	پیوندگاه‌های جوزفسون هر پردازنده از حدود 5,000 به حدود 2,000 کاهش یافته	تراشه‌های بیشتری که همه پیوندگاه‌هایشان کار می‌کند
رمزگشا	الگوریتم Relay-BP گسترش یافته؛ تراشه اختصاصی با فناوری 2 نانومتری در دست توسعه	به گفته IBM الگوریتم هم‌اکنون نیازهای Starling را برآورده می‌کند
پیوندهای میان تراشه‌ها (l-couplers)	چهار پیوند میان دو تراشه Nighthawk؛ میانگین خطا حدود 1% (بهترین 0.7%)	بیش از 100 پیوند در هر ماژول با خطای 0.1%
سرمازایی	دو کرایوستات ماژولار به هم وصل و در کمتر از پنج روز به زیر 15 میلی‌کلوین سرد شدند	تا 12 ماژول سرمازا
الکترونیک کنترل	تراشه‌های کنترلِ سرمازا اکنون در کارایی گیت با کنترل در دمای اتاق برابری می‌کنند یا از آن پیشی می‌گیرند	مسیری برای گسترش سیم‌کشی درون یخچال

چرا پیوندگاه‌های کمتر مهم‌تر از آن است که به نظر می‌رسد

یکی از کم‌جلوه‌ترین موارد شاید کاربردی‌ترین آن‌ها باشد. IBM می‌گوید کد بازنگری‌شده به هر پردازنده امکان می‌دهد به‌جای حدود 5,000 پیوندگاه جوزفسون با حدود 2,000 پیوندگاه کار کند. با بازدهی 99.95% برای هر پیوندگاه، IBM برآورد می‌کند که از هر سه پردازنده یکی کاملاً سالم تولید شود، در حالی که پیش‌تر از هر دوازده پردازنده یکی سالم بود.

این محاسبه درست است. اگر همه پیوندگاه‌ها باید کار کنند، احتمال یک تراشه بی‌نقص برابر است با 0.9995 به توان تعداد پیوندگاه‌ها. این برای 5,000 پیوندگاه حدود 8% و برای 2,000 پیوندگاه حدود 37% می‌شود، یعنی بیش از چهار برابر بهبود. برای ماشینی که به ماژول‌های یکسان فراوان نیاز دارد، بازدهی تولید به همان اندازه که مسئله فیزیک است، مسئله هزینه و زمان‌بندی نیز هست.

ضعیف‌ترین حلقه به معنای واقعی کلمه همان پیوند است

Starling ماژولار است: پردازنده‌هایی که روی تراشه‌ها و در کرایوستات‌های جداگانه قرار دارند باید حالت‌های کوانتومی را با هم مبادله کنند. نتایج l-couplers در IBM روشن‌ترین سنجه برای میزان پیشرفت در این زمینه است. IBM در یک نوشته فنی جداگانه (به گزارش پیشین ما مراجعه کنید) گزارش می‌دهد که دو پردازنده Nighthawk را با چهار l-couplers از طریق کابل‌های هم‌محور آلومینیومی 80 سانتی‌متری به هم وصل کرده است. انتقال حالت از طریق پیوندها به‌طور میانگین 99% و در بهترین حالت 99.3% بود. یک گیت دوکیوبیتی که میان دو تراشه اجرا شد، روی چهار پیوند به‌طور میانگین به وفاداری 94.75% رسید که بسیار کمتر از گیت‌های روی تراشه است.

خبرنامه DesignQuantum^™ را دریافت کنید

اخبار و توضیحات رایگان دربارهٔ رایانش کوانتومی، همراه با پیوند به منابعی که استفاده کرده‌ایم. دریافت روزانه، هفتگی یا ماهانه را انتخاب کنید.

وب‌سایت

نشانی ایمیل تناوبروزانههفتگیماهانه زبانEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית عضویت رایگان

رایگان. هر زمان با یک کلیک لغو اشتراک کنید. سیاست حفظ حریم خصوصی

یک ناهمخوانی کوچک نیز درخور اشاره است. مستندات مکتوب IBM بهترین نتیجه پیوند را 99.3% اعلام می‌کنند، در حالی که Ars Technica از قول Oliver Dial از IBM رقمی تا 99.4 درصد را نقل می‌کند. در هر صورت، هدف خود IBM برای Starling خطای پیوند 0.1% است، یعنی حدود ده برابر بهتر از میانگین کنونی. Starling همچنین در هر ماژول به بیش از 100 پیوند از این نوع نیاز دارد، در حالی که این نمایش چهار پیوند داشت.

عرضه تراشه‌های به‌هم‌پیوسته نیز کند شده است. نقشه راه مارس 2026 IBM برای سال 2026 تا سه ماژول به‌هم‌پیوسته Nighthawk با 120 کیوبیت (360 کیوبیت) را پیش‌بینی می‌کرد. Ars Technica گزارش می‌دهد که این برنامه از نُه تراشه به‌هم‌پیوسته به دو تراشه کاهش یافته و نخستین سامانه دوتراشه‌ای، ساخته‌شده از پردازنده‌های Nighthawk r3 با 520 کیوبیت، اکنون برای 2027 برنامه‌ریزی شده است.

رمزگشایی: ادعایی که باید با دقت خواند

تصحیح خطا تنها زمانی کار می‌کند که یک رمزگشای کلاسیک بتواند به‌صورت بلادرنگ از جریان اندازه‌گیری‌ها تشخیص دهد چه خطاهایی رخ داده‌اند. رمزگشای Relay-BP از IBM که در یک پیش‌چاپ در سال 2025 توصیف شد، روشی سبک مبتنی بر تبادل پیام است که برای اجرا روی FPGA یا تراشه‌های اختصاصی طراحی شده است. این رمزگشا در شبیه‌سازی روی کدهای دوچرخه‌ای دومتغیره از یک رمزگشای استاندارد (BP+OSD) بهتر عمل کرد. این پیش‌چاپ بودجه‌ای حدود 600 تکرار را برای رمزگشایی یک مدار 12 چرخه‌ای با یک میکروثانیه برای هر چرخه برآورد می‌کند.

IBM اکنون می‌گوید Relay-BP هم‌اکنون الزامات Starling را برآورده می‌کند و در حال طراحی یک تراشه رمزگشای اختصاصی با فناوری 2 نانومتری است. این ادعایی قوی درباره یک الگوریتم است، اما بر شبیه‌سازی تکیه دارد. رمزگشایی که پابه‌پای یک حافظه منطقیِ در حال کار روی سخت‌افزار واقعی پیش برود، نقطه عطفی جداگانه است. نقشه راه مارس IBM نمونه اولیه رمزگشا را برای 2026 وعده داده بود و مستندات نوامبر این تراشه را همچنان در دست توسعه توصیف می‌کنند.

شرط‌بندی متفاوتی بر مقیاس‌پذیری

همه شرکت‌های کیوبیت ابررسانا یک مسیر را نمی‌پیمایند. در 10 نوامبر، Rigetti Computing میانه وفاداری گیت دوکیوبیتی 99.5% را روی سامانه Cepheus با 108 کیوبیت گزارش کرد که از دوازده تراشک نُه‌کیوبیتی ساخته شده است. Rigetti می‌گوید قصد دارد با جای‌دادن کیوبیت‌های بیشتر در یک یخچال رقیق‌سازی، به‌جای شبکه‌کردن چند یخچال، مقیاس را افزایش دهد. IBM روی کرایوستات‌های به‌هم‌پیوسته شرط بسته است. هر دو راهبرد بر داده‌های خود شرکت‌ها تکیه دارند و هیچ‌کدام هنوز محاسبات تصحیح‌شده در مقیاس بزرگ را نشان نداده‌اند.

هیاهو در برابر واقعیت

• واقعیت: IBM ارقام سطح قطعات را همراه با اهداف صریح منتشر می‌کند و همین پیشرفت را سنجش‌پذیر می‌سازد. ضرایب کیفیت c-couplers، محاسبه بازدهی پیوندگاه‌ها و یکپارچه‌سازی کرایوستات‌ها گام‌های مهندسی ملموسی هستند.
• هنوز نشان داده نشده: مستندات نوامبری که بررسی کردیم، حافظه منطقی qLDPC در حال کار روی سخت‌افزار رده Loon با رمزگشایی بلادرنگ را گزارش نمی‌کنند. نقشه راه IBM می‌گوید پردازنده‌ای به نام Kookaburra یک ماژول Starling (یک واحد پردازش منطقی به‌همراه حافظه) را به نمایش خواهد گذاشت؛ تکمیل این نمایش گزارش نشده است.
• شکاف‌ها بزرگ‌اند: میانه خطای گیت در Loon (حدود 0.3%) بیش از ده برابر هدف Starling است، خطای پیوند حدود ده برابر بیش از حد مجاز است و تعداد پیوندها 25 برابر کمتر از نیاز یک ماژول است.
• صرفه‌جویی مبتنی بر مدل: این ادعا که Starling به حدود ده برابر کیوبیت فیزیکی کمتر از دیگر طرح‌های تحمل‌پذیر خطا نیاز دارد، به مدل‌های نویز بستگی دارد، مانند نرخ خطای فیزیکی 0.1% که در مقاله 2024 به کار رفت.
• گزارش خود شرکت: بیشتر این ارقام از نوشته‌های وبلاگی و مطالب مطبوعاتی IBM آمده‌اند، نه از مقاله‌های داوری‌شده. تا زمانی که نتایج مستقل منتشر نشده، آن‌ها را روایت شرکت بدانید.

به چه باید توجه کرد

چهار نشانه معلوم می‌کند که تاریخ 2029 پابرجا می‌ماند یا نه: نمایش سخت‌افزاری یک حافظه منطقی مبتنی بر کد دوچرخه‌ای دومتغیره با رمزگشایی بلادرنگ؛ کاهش خطای l-couplers به‌سوی 0.1% هم‌زمان با افزایش تعداد پیوندها؛ تحویل سامانه دوتراشه‌ای Nighthawk r3 در 2027؛ و هدف Genesis Mission وزارت انرژی آمریکا که IBM به آن استناد می‌کند، یعنی 100 کیوبیت منطقی که تا پایان 2028 100,000 عملیات دشوار را اجرا کنند. برای اینکه بدانید چگونه چنین ادعاهایی را بسنجید، راهنمای ما درباره خواندن اطلاعیه‌های رایانش کوانتومی را ببینید.