Путь IBM к Starling изнутри: что показывают результаты по коррекции ошибок за ноябрь 2026 года, а что нет

Цель: 200 логических кубитов и 100 миллионов операций

По словам IBM, система Starling от IBM Quantum, запланированная на 2029 год, будет выполнять схемы из 100 миллионов квантовых операций на 200 логических кубитах. Логический кубит — это единица защищённой квантовой информации, распределённая по многим физическим кубитам, чтобы ошибки обнаруживались и исправлялись быстрее, чем накапливаются. Основы описаны в нашем материале о коррекции ошибок.

Конструкция Starling опирается на семейство квантовых кодов с малой плотностью проверок на чётность (qLDPC), так называемых двумерных велосипедных кодов, которые исследователи IBM опубликовали в Nature в 2024 году. Их главный пример, код «gross» [[144,12,12]], хранит 12 логических кубитов в 288 физических. Авторы статьи оценивают, что широко используемому поверхностному коду для сопоставимой защиты потребовалось бы почти 3000 физических кубитов при физическом уровне ошибок 0,1%. В 2025 году IBM описала, как построить из таких кодов полноценный компьютер — «велосипедную архитектуру»: модули кода, каждый с блоком логической обработки, соединённые адаптерами и питаемые фабриками магических состояний.

Загвоздка — в проводке. В исходной схеме каждый кубит должен взаимодействовать с шестью другими, и некоторые из этих партнёров находятся далеко на кристалле. Поэтому результаты ноября 2026 года касаются соединителей, связей и производства, а не числа кубитов.

Что IBM сообщила 11 ноября

IBM опубликовала обновление вместе со своей Quantum Developer Conference, в тот же день, что и дорожную карту Nighthawk r3, о которой мы писали отдельно. В таблице каждый результат сопоставлен с целью, которую IBM ставит для Starling. Все цифры приводит сама IBM.

Компонент	Сообщено в ноябре 2026 года	Требование или статус для Starling
Физические кубиты (чип Loon)	Время когерентности (T1) около 200 мкс; медианная ошибка вентиля около 0,3%	T1 в миллисекундном диапазоне; ошибки вентилей в нижней части диапазона 0,01%
Лучшие вентили на нынешних чипах	Ошибки вентилей на Heron и Nighthawk — до 0,04%	Нижняя часть диапазона 0,01%
Дальние соединители на кристалле (c-couplers)	Добротность резонатора выше 10 миллионов; три слоя разводки вместо двух; длина 20 мм	По словам IBM, превосходят потребности Starling
Код коррекции ошибок	Пересмотренному коду нужно пять соединений на кубит вместо шести; IBM сообщает о снижении логических ошибок в 20–100 раз	Смоделировано, на оборудовании ещё не запускалось
Производство	Число джозефсоновских переходов на процессор сокращено примерно с 5000 до примерно 2000	Больше чипов, на которых работают все переходы
Декодер	Алгоритм Relay-BP расширен; специализированный чип по 2-нм техпроцессу в разработке	По словам IBM, алгоритм уже отвечает требованиям Starling
Связи между чипами (l-couplers)	Четыре связи между двумя чипами Nighthawk; средняя ошибка около 1% (лучшая — 0,7%)	Более 100 связей на модуль при ошибке 0,1%
Криогеника	Два модульных криостата соединены и охлаждены ниже 15 мК менее чем за пять дней	До 12 криогенных модулей
Управляющая электроника	Криогенные управляющие чипы теперь не уступают или превосходят по качеству вентилей управление при комнатной температуре	Путь к масштабированию разводки внутри холодильника

Почему меньшее число переходов важнее, чем кажется

Один из самых неприметных пунктов может оказаться самым практичным. IBM говорит, что пересмотренный код позволяет каждому процессору обходиться примерно 2000 джозефсоновских переходов вместо примерно 5000. При выходе годных 99,95% на переход IBM оценивает, что полностью рабочим окажется каждый третий процессор, а не каждый двенадцатый, как раньше.

Расчёт сходится. Если должен работать каждый переход, вероятность идеального чипа равна 0,9995 в степени числа переходов. Это даёт примерно 8% для 5000 переходов и примерно 37% для 2000 — выигрыш более чем в четыре раза. Для машины, которой нужно много одинаковых модулей, выход годных — вопрос стоимости и сроков не меньше, чем физики.

Самое слабое звено — буквально связь

Starling модульна: процессоры на разных чипах и в разных криостатах должны обмениваться квантовыми состояниями. Результаты l-couplers IBM — самый наглядный показатель того, насколько продвинулась эта работа. В отдельной технической публикации (см. наш предыдущий материал) IBM сообщает, что соединила два процессора Nighthawk четырьмя l-couplers через алюминиевые коаксиальные кабели длиной 80 см. Передача состояний по связям в среднем достигала 99%, лучший результат — 99,3%. Двухкубитный вентиль между чипами показал среднюю точность 94,75% по четырём связям — заметно ниже, чем у вентилей на кристалле.

Подпишитесь на рассылку DesignQuantum^™

Бесплатные новости и разборы о квантовых вычислениях со ссылками на использованные источники. Ежедневно, еженедельно или ежемесячно — на ваш выбор.

Веб-сайт

Адрес электронной почты ЧастотаЕжедневноЕженедельноЕжемесячно ЯзыкEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Подписаться бесплатно

Бесплатно. Отписаться можно в любой момент одним щелчком. Политика конфиденциальности

Стоит отметить небольшое расхождение. В письменных материалах IBM лучшим результатом связи названо 99,3%, тогда как Ars Technica цитирует Оливера Диала из IBM, говорящего о показателе до 99,4%. В любом случае собственная цель IBM для Starling — ошибка связи 0,1%, примерно в десять раз лучше нынешнего среднего. Кроме того, Starling нужно более 100 таких связей на модуль, тогда как в этой демонстрации их было четыре.

Внедрение связанных чипов тоже замедлилось. Дорожная карта IBM от марта 2026 года предполагала в 2026 году до трёх связанных 120-кубитных модулей Nighthawk (360 кубитов). Ars Technica сообщает, что план сокращён с девяти связанных чипов до двух, а первая двухчиповая система на 520-кубитных процессорах Nighthawk r3 теперь намечена на 2027 год.

Декодирование: утверждение, которое стоит читать внимательно

Коррекция ошибок работает, только если классический декодер способен в реальном времени по потоку измерений определить, какие ошибки произошли. Декодер Relay-BP от IBM, описанный в препринте 2025 года, — это лёгкий метод передачи сообщений, рассчитанный на ПЛИС (FPGA) или специализированные чипы. В моделировании он превзошёл стандартный декодер (BP+OSD) на двумерных велосипедных кодах. Препринт оценивает бюджет примерно в 600 итераций на декодирование схемы из 12 циклов при одной микросекунде на цикл.

Теперь IBM утверждает, что Relay-BP уже отвечает требованиям Starling и что компания проектирует специализированный чип-декодер по 2-нм техпроцессу. Это сильное утверждение об алгоритме, но оно основано на моделировании. Декодер, успевающий за работающей логической памятью на реальном оборудовании, — отдельная веха. Мартовская дорожная карта IBM обещала прототип декодера в 2026 году, а ноябрьские материалы описывают чип как всё ещё находящийся в разработке.

Другая ставка на масштабирование

Не все компании, работающие со сверхпроводящими кубитами, идут одним путём. 10 ноября Rigetti Computing сообщила о медианной точности двухкубитных вентилей 99,5% на своей 108-кубитной системе Cepheus, собранной из двенадцати девятикубитных чиплетов. Rigetti планирует масштабироваться, размещая больше кубитов в одном рефрижераторе растворения, а не объединяя холодильники в сеть. IBM делает ставку на связанные криостаты. Обе стратегии основаны на данных самих компаний, и ни одна пока не показала вычислений с коррекцией ошибок в большом масштабе.

Хайп и суть

• Суть: IBM публикует показатели компонентов с явными целями, что делает прогресс измеримым. Добротность c-couplers, расчёт выхода годных переходов и интеграция криостатов — конкретные инженерные шаги.
• Пока не показано: изученные нами ноябрьские материалы не сообщают о логической памяти qLDPC, работающей на оборудовании класса Loon с декодированием в реальном времени. По дорожной карте IBM процессор Kookaburra должен продемонстрировать один модуль Starling (блок логической обработки плюс память); о завершении этой демонстрации не сообщалось.
• Разрывы велики: медианная ошибка вентиля Loon (около 0,3%) более чем в десять раз превышает цель Starling, ошибка связи примерно в десять раз выше нужной, а связей в 25 раз меньше, чем требуется одному модулю.
• Экономия по моделям: утверждение, что Starling нужно примерно в десять раз меньше физических кубитов, чем другим отказоустойчивым архитектурам, зависит от моделей шума, например от физического уровня ошибок 0,1%, принятого в статье 2024 года.
• Данные самой компании: большинство этих цифр взяты из блогов и пресс-материалов IBM, а не из рецензируемых статей. Считайте их версией компании, пока не появятся независимые результаты.

За чем следить

Четыре сигнала покажут, держится ли срок 2029 года: аппаратная демонстрация логической памяти на двумерном велосипедном коде с декодированием в реальном времени; снижение ошибки l-couplers к 0,1% по мере роста числа связей; поставка двухчиповой системы Nighthawk r3 в 2027 году; и цитируемая IBM цель программы Genesis Mission Министерства энергетики США — 100 логических кубитов, выполняющих 100 000 сложных операций, к концу 2028 года. Как оценивать подобные заявления, рассказывает наше руководство о том, как читать анонсы в квантовых вычислениях.