Di sebalik laluan IBM ke Starling: apa yang ditunjukkan oleh keputusan pembetulan ralat November 2026, dan apa yang tidak

Matlamatnya: 200 qubit logik dan 100 juta operasi

IBM berkata sistem Starling milik IBM Quantum, yang dirancang untuk 2029, akan menjalankan litar sebanyak 100 juta operasi kuantum pada 200 qubit logik. Qubit logik ialah satu unit maklumat kuantum yang dilindungi dan diagihkan merentas banyak qubit fizikal, supaya ralat dapat dikesan dan dibetulkan lebih pantas daripada ia terkumpul. Penerangan pembetulan ralat kami merangkumi asasnya.

Reka bentuk Starling berasaskan satu keluarga kod kuantum semakan pariti berketumpatan rendah (qLDPC) yang dipanggil kod bivariate bicycle, yang diterbitkan oleh penyelidik IBM dalam Nature pada 2024. Contoh utamanya, kod "gross" [[144,12,12]], menyimpan 12 qubit logik dalam 288 qubit fizikal. Kertas itu menganggarkan bahawa kod permukaan yang meluas penggunaannya memerlukan hampir 3,000 qubit fizikal untuk perlindungan setara, dengan andaian kadar ralat fizikal 0.1%. Pada 2025 IBM menerangkan cara membina komputer lengkap daripada kod sedemikian, iaitu "seni bina bicycle": modul kod yang setiap satunya mempunyai unit pemprosesan logik, disambungkan oleh penyesuai dan dibekalkan oleh kilang keadaan ajaib (magic state).

Masalahnya ialah pendawaian. Dalam skema asal, setiap qubit perlu berinteraksi dengan enam qubit lain, dan sesetengah pasangannya terletak jauh di atas cip. Itulah sebabnya keputusan November 2026 tertumpu pada pengganding, pautan dan fabrikasi, bukannya bilangan qubit.

Apa yang dilaporkan IBM pada 11 November

IBM menerbitkan kemas kini ini sempena Quantum Developer Conference, pada hari yang sama dengan peta jalan Nighthawk r3 yang kami laporkan secara berasingan. Jadual di bawah membandingkan setiap keputusan dengan sasaran yang ditetapkan IBM untuk Starling. Semua angka datang daripada IBM sendiri.

Blok binaan	Dilaporkan pada November 2026	Keperluan atau status untuk Starling
Qubit fizikal (cip Loon)	Masa koheren (T1) kira-kira 200 µs; median ralat get hampir 0.3%	T1 dalam julat milisaat; ralat get dalam julat rendah 0.01%
Get terbaik pada cip semasa	Ralat get Heron dan Nighthawk serendah 0.04%	Julat rendah 0.01%
Pengganding jarak jauh atas cip (c-couplers)	Faktor kualiti resonator melebihi 10 juta; tiga lapisan pendawaian dan bukannya dua; panjang 20 mm	Menurut IBM melebihi keperluan Starling
Kod pembetulan ralat	Kod yang disemak memerlukan lima sambungan bagi setiap qubit dan bukannya enam; IBM melaporkan kadar ralat logik 20 hingga 100 kali lebih rendah	Disimulasikan, belum dijalankan pada perkakasan
Fabrikasi	Simpang Josephson bagi setiap pemproses dikurangkan daripada kira-kira 5,000 kepada kira-kira 2,000	Lebih banyak cip dengan semua simpang berfungsi
Penyahkod	Algoritma Relay-BP diperluas; cip khusus pada proses 2 nm sedang dibangunkan	Menurut IBM algoritma itu sudah memenuhi keperluan Starling
Pautan antara cip (l-couplers)	Empat pautan antara dua cip Nighthawk; purata ralat kira-kira 1% (terbaik 0.7%)	Lebih 100 pautan bagi setiap modul pada ralat 0.1%
Kriogenik	Dua kriostat modular disambungkan dan disejukkan di bawah 15 mK dalam masa kurang daripada lima hari	Sehingga 12 modul kriogenik
Elektronik kawalan	Cip kawalan kriogenik kini menyamai atau mengatasi prestasi get kawalan pada suhu bilik	Laluan penskalaan untuk pendawaian di dalam peti sejuk

Mengapa simpang yang lebih sedikit lebih penting daripada yang disangka

Salah satu perkara yang paling tidak menonjol mungkin yang paling praktikal. IBM berkata kod yang disemak membolehkan setiap pemproses menggunakan kira-kira 2,000 simpang Josephson dan bukannya kira-kira 5,000. Dengan hasil pengeluaran 99.95% bagi setiap simpang, IBM menganggarkan satu daripada tiga pemproses akan berfungsi sepenuhnya, berbanding satu daripada dua belas sebelum ini.

Kiraannya tepat. Jika setiap simpang mesti berfungsi, kebarangkalian cip yang sempurna ialah 0.9995 dikuasakan dengan bilangan simpang. Ini memberikan kira-kira 8% bagi 5,000 simpang dan kira-kira 37% bagi 2,000, peningkatan lebih daripada empat kali ganda. Bagi mesin yang memerlukan banyak modul yang serupa, hasil pengeluaran ialah isu kos dan jadual sama seperti isu fizik.

Mata rantai paling lemah secara harfiah ialah pautannya

Starling bersifat modular: pemproses pada cip dan kriostat yang berasingan perlu bertukar keadaan kuantum. Keputusan l-couplers IBM ialah ukuran paling jelas tentang sejauh mana kemajuan itu. Dalam hantaran teknikal berasingan (lihat laporan kami sebelum ini), IBM melaporkan bahawa ia memautkan dua pemproses Nighthawk dengan empat l-couplers melalui kabel sepaksi aluminium sepanjang 80 cm. Pemindahan keadaan merentas pautan mencapai purata 99%, dengan keputusan terbaik 99.3%. Get dua qubit yang dilaksanakan antara cip mencapai kesetiaan purata 94.75% merentas empat pautan, jauh di bawah get atas cip.

Dapatkan surat berita DesignQuantum^™

Berita dan penerangan percuma tentang pengkomputeran kuantum, dengan pautan ke sumber yang kami gunakan. Pilih harian, mingguan atau bulanan.

Laman web

Alamat e-mel KekerapanHarianMingguanBulanan BahasaEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Langgan percuma

Percuma. Berhenti melanggan dengan satu klik pada bila-bila masa. Dasar privasi

Terdapat sedikit percanggahan yang patut dinyatakan. Bahan bertulis IBM memberikan 99.3% sebagai keputusan pautan terbaik, manakala Ars Technica memetik Oliver Dial dari IBM menyebut sehingga 99.4 peratus. Walau apa pun, sasaran IBM sendiri untuk Starling ialah ralat pautan 0.1%, kira-kira sepuluh kali lebih baik daripada purata hari ini. Starling juga memerlukan lebih 100 pautan sedemikian bagi setiap modul, berbanding empat dalam demonstrasi ini.

Pelancaran cip yang dipautkan juga menjadi perlahan. Peta jalan IBM pada Mac 2026 menjangkakan sehingga tiga modul Nighthawk 120 qubit yang dipautkan (360 qubit) pada 2026. Ars Technica melaporkan bahawa pelan itu dikurangkan daripada sembilan cip yang dipautkan kepada dua, dan sistem dua cip yang pertama, dibina daripada pemproses Nighthawk r3 dengan 520 qubit, kini dijadualkan pada 2027.

Penyahkodan: dakwaan yang perlu dibaca dengan teliti

Pembetulan ralat hanya berfungsi jika penyahkod klasik dapat menentukan, secara masa nyata, ralat yang berlaku daripada aliran ukuran. Penyahkod Relay-BP IBM, yang diterangkan dalam pracetak 2025, ialah kaedah penghantaran mesej yang ringan dan direka untuk berjalan pada FPGA atau cip khusus. Dalam simulasi, ia mengatasi penyahkod standard (BP+OSD) pada kod bivariate bicycle. Pracetak itu menganggarkan bajet kira-kira 600 lelaran untuk menyahkod litar 12 kitaran pada satu mikrosaat bagi setiap kitaran.

IBM kini berkata Relay-BP sudah memenuhi keperluan Starling dan sedang mereka bentuk cip penyahkod khusus pada proses 2 nm. Itu dakwaan yang kuat tentang sesuatu algoritma, tetapi ia berasaskan simulasi. Penyahkod yang dapat menyaingi memori logik yang sedang berjalan pada perkakasan sebenar ialah pencapaian yang berbeza. Peta jalan IBM pada Mac menjanjikan prototaip penyahkod pada 2026, dan bahan November menggambarkan cip itu masih dalam pembangunan.

Pertaruhan penskalaan yang berbeza

Bukan semua syarikat qubit superkonduktor mengambil laluan yang sama. Pada 10 November, Rigetti Computing melaporkan median kesetiaan get dua qubit sebanyak 99.5% pada sistem Cepheus 108 qubit miliknya, yang dibina daripada dua belas chiplet sembilan qubit. Rigetti berkata ia merancang untuk berkembang dengan memuatkan lebih banyak qubit ke dalam satu peti sejuk pencairan, bukannya merangkaikan beberapa peti sejuk. IBM bertaruh pada kriostat yang dipautkan. Kedua-dua strategi ini dilaporkan oleh syarikat masing-masing, dan belum ada yang menunjukkan pengkomputeran dengan pembetulan ralat pada skala besar.

Gembar-gembur berbanding hakikat

• Hakikat: IBM menerbitkan angka peringkat komponen dengan sasaran yang jelas, menjadikan kemajuan boleh diukur. Faktor kualiti c-couplers, kiraan hasil pengeluaran simpang dan integrasi kriostat ialah langkah kejuruteraan yang konkrit.
• Belum ditunjukkan: bahan November yang kami semak tidak melaporkan memori logik qLDPC yang berjalan pada perkakasan kelas Loon dengan penyahkodan masa nyata. Peta jalan IBM menyatakan pemproses bernama Kookaburra akan mendemonstrasikan satu modul Starling (unit pemprosesan logik serta memori); demonstrasi itu belum dilaporkan selesai.
• Jurangnya besar: median ralat get Loon (kira-kira 0.3%) lebih sepuluh kali ganda sasaran Starling, dan ralat pautan kira-kira sepuluh kali terlalu tinggi, dengan 25 kali lebih sedikit pautan daripada yang diperlukan satu modul.
• Penjimatan berasaskan model: dakwaan bahawa Starling memerlukan kira-kira sepuluh kali lebih sedikit qubit fizikal berbanding reka bentuk toleran kerosakan lain bergantung pada model hingar, seperti kadar ralat fizikal 0.1% yang digunakan dalam kertas 2024.
• Dilaporkan sendiri: kebanyakan angka ini datang daripada hantaran blog dan bahan akhbar IBM, bukan kertas yang disemak rakan sebaya. Anggap ia sebagai versi syarikat sehingga keputusan bebas muncul.

Perkara yang perlu diperhatikan

Empat isyarat akan menunjukkan sama ada tarikh 2029 kekal: demonstrasi perkakasan bagi memori logik kod bivariate bicycle dengan penyahkodan masa nyata; ralat l-couplers yang turun ke arah 0.1% apabila bilangan pautan meningkat; penghantaran sistem dua cip Nighthawk r3 pada 2027; dan sasaran Genesis Mission Jabatan Tenaga AS, yang dipetik oleh IBM, iaitu 100 qubit logik menjalankan 100,000 operasi sukar menjelang akhir 2028. Untuk cara menilai dakwaan seperti ini, lihat panduan kami tentang membaca pengumuman pengkomputeran kuantum.