IBM کے Starling تک کے سفر کا اندرونی جائزہ: نومبر 2026 کے خرابی کی اصلاح کے نتائج کیا دکھاتے ہیں اور کیا نہیں

ہدف: 200 منطقی کیوبٹس اور 100 ملین عملیات

IBM کا کہنا ہے کہ IBM Quantum کا Starling نظام، جو 2029 کے لیے طے ہے، 200 منطقی کیوبٹس پر 100 ملین کوانٹم عملیات والے سرکٹس چلائے گا۔ منطقی کیوبٹ کوانٹم معلومات کی ایک محفوظ اکائی ہے جو بہت سے طبعی کیوبٹس میں پھیلی ہوتی ہے تاکہ خرابیاں جمع ہونے سے پہلے ہی پکڑی اور درست کی جا سکیں۔ ہماری خرابی کی اصلاح کی وضاحت بنیادی باتیں بیان کرتی ہے۔

Starling کا ڈیزائن کوانٹم کم کثافت برابری جانچ (qLDPC) کوڈز کے ایک خاندان پر مبنی ہے جنہیں دو متغیری سائیکل کوڈز کہا جاتا ہے اور جنہیں IBM کے محققین نے 2024 میں Nature میں شائع کیا۔ ان کی نمایاں مثال، [[144,12,12]] والا «gross» کوڈ، 288 طبعی کیوبٹس میں 12 منطقی کیوبٹس محفوظ کرتا ہے۔ مقالے کے اندازے کے مطابق عام استعمال ہونے والے سطحی کوڈ کو اسی سطح کے تحفظ کے لیے تقریباً 3,000 طبعی کیوبٹس درکار ہوں گے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ طبعی خرابی کی شرح 0.1% ہے۔ IBM نے 2025 میں بتایا کہ ان کوڈز سے مکمل کمپیوٹر کیسے بنایا جا سکتا ہے، یعنی «سائیکل فن تعمیر»: کوڈ ماڈیولز جن میں سے ہر ایک کے ساتھ منطقی پروسیسنگ یونٹ ہو، جو اڈاپٹرز کے ذریعے جڑے ہوں اور جنہیں جادوئی حالت کی فیکٹریاں فراہمی کریں۔

اصل مشکل وائرنگ ہے۔ ابتدائی ڈیزائن میں ہر کیوبٹ کو چھ دیگر کیوبٹس کے ساتھ تعامل کرنا تھا، اور ان میں سے کچھ ساتھی چِپ پر دور واقع ہیں۔ اسی لیے نومبر 2026 کے نتائج کیوبٹس کی تعداد کے بجائے کپلرز، روابط اور تیاری پر مرکوز ہیں۔

IBM نے 11 نومبر کو کیا بتایا

IBM نے یہ تازہ کاری Quantum Developer Conference کے موقع پر جاری کی، اسی دن جب اس نے Nighthawk r3 کا روڈ میپ اعلان کیا جس کا ہم نے الگ سے احاطہ کیا۔ نیچے دی گئی جدول ہر رپورٹ شدہ نتیجے کا موازنہ اس ہدف سے کرتی ہے جو IBM نے Starling کے لیے مقرر کیا ہے۔ تمام اعداد خود IBM کے ہیں۔

بنیادی جزو	نومبر 2026 میں رپورٹ شدہ	Starling کی ضرورت یا حیثیت
طبعی کیوبٹس (Loon چِپ)	ہم آہنگی کا وقت (T1) تقریباً 200 مائیکرو سیکنڈ؛ گیٹ کی اوسط خرابی تقریباً 0.3%	T1 ملی سیکنڈ کی حد میں؛ گیٹ کی خرابی 0.01% کی حد کے نچلے حصے میں
موجودہ چِپس پر بہترین گیٹس	Heron اور Nighthawk پر گیٹ کی خرابی 0.04% تک کم	0.01% کی حد کا نچلا حصہ
چِپ پر طویل فاصلے کے کپلرز (c-couplers)	ریزونیٹر کا معیاری عنصر 10 ملین سے زیادہ؛ وائرنگ کی دو کے بجائے تین تہیں؛ لمبائی 20 ملی میٹر	IBM کے مطابق Starling کی ضرورت سے بہتر
خرابی کی اصلاح کا کوڈ	نظر ثانی شدہ کوڈ کو ہر کیوبٹ کے لیے چھ کے بجائے پانچ کنکشن درکار ہیں؛ IBM منطقی خرابی کی شرح 20 سے 100 گنا کم بتاتا ہے	نقلی تجربہ کیا گیا، ابھی ہارڈویئر پر نہیں چلایا گیا
تیاری	ہر پروسیسر میں جوزفسن جنکشنز تقریباً 5,000 سے کم ہو کر تقریباً 2,000	زیادہ چِپس جن کے تمام جنکشنز کام کریں
ڈیکوڈر	Relay-BP الگورتھم میں توسیع؛ 2 نینو میٹر ٹیکنالوجی پر مخصوص چِپ زیر تیاری	IBM کے مطابق الگورتھم پہلے ہی Starling کی ضروریات پوری کرتا ہے
چِپس کے درمیان روابط (l-couplers)	دو Nighthawk چِپس کے درمیان چار روابط؛ اوسط خرابی تقریباً 1% (بہترین 0.7%)	ہر ماڈیول میں 100 سے زیادہ روابط، خرابی 0.1%
کرایوجینکس	دو ماڈیولر کرایوسٹیٹس جوڑے گئے اور پانچ دن سے کم میں 15 ملی کیلون سے نیچے ٹھنڈے کیے گئے	زیادہ سے زیادہ 12 کرایوجینک ماڈیولز
کنٹرول الیکٹرانکس	کرایوجینک کنٹرول چِپس اب گیٹ کی کارکردگی میں کمرے کے درجہ حرارت والے کنٹرول کے برابر یا اس سے بہتر ہیں	ریفریجریٹر کے اندر وائرنگ بڑھانے کا راستہ

کم جنکشنز جتنے نظر آتے ہیں اس سے زیادہ اہم کیوں ہیں

سب سے کم نمایاں نکات میں سے ایک شاید سب سے زیادہ عملی ہو۔ IBM کا کہنا ہے کہ نظر ثانی شدہ کوڈ ہر پروسیسر کو تقریباً 5,000 کے بجائے تقریباً 2,000 جوزفسن جنکشنز کے ساتھ کام کرنے دیتا ہے۔ ہر جنکشن کی پیداوار 99.95% ہو تو IBM کا اندازہ ہے کہ ہر تین میں سے ایک پروسیسر مکمل طور پر بے عیب ہوگا، جبکہ پہلے بارہ میں سے ایک ہوتا تھا۔

یہ حساب درست ہے۔ اگر ہر جنکشن کا کام کرنا لازم ہو تو بے عیب چِپ کا امکان 0.9995 کی طاقت جنکشنز کی تعداد کے برابر ہے۔ یہ 5,000 جنکشنز کے لیے تقریباً 8% اور 2,000 جنکشنز کے لیے تقریباً 37% بنتا ہے، یعنی چار گنا سے زیادہ بہتری۔ ایسی مشین کے لیے جسے بہت سے یکساں ماڈیولز درکار ہوں، پیداوار طبیعیات کے ساتھ ساتھ لاگت اور وقت کا بھی مسئلہ ہے۔

سب سے کمزور کڑی لفظی طور پر رابطہ ہی ہے

Starling ماڈیولر ہے: الگ الگ چِپس اور الگ الگ کرایوسٹیٹس پر موجود پروسیسرز کو آپس میں کوانٹم حالتوں کا تبادلہ کرنا ہوگا۔ IBM کے l-couplers کے نتائج اس شعبے میں پیش رفت کا سب سے واضح پیمانہ ہیں۔ ایک الگ تکنیکی تحریر میں (ہماری پچھلی رپورٹ دیکھیں) IBM بتاتا ہے کہ اس نے دو Nighthawk پروسیسرز کو چار l-couplers کے ذریعے 80 سینٹی میٹر لمبی ایلومینیم کی ہم محوری کیبلز سے جوڑا۔ روابط کے ذریعے حالت کی منتقلی اوسطاً 99% اور بہترین صورت میں 99.3% رہی۔ دو چِپس کے درمیان چلایا گیا دو کیوبٹ گیٹ چاروں روابط پر اوسطاً 94.75% وفاداری تک پہنچا، جو چِپ پر موجود گیٹس سے کافی کم ہے۔

DesignQuantum^™ نیوز لیٹر حاصل کریں

کوانٹم کمپیوٹنگ کی مفت خبریں اور وضاحتیں، ان ذرائع کے لنکس کے ساتھ جو ہم نے استعمال کیے۔ روزانہ، ہفتہ وار یا ماہانہ منتخب کریں۔

ویب سائٹ

ای میل پتا تعددروزانہہفتہ وارماہانہ زبانEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית مفت سبسکرائب کریں

مفت۔ کسی بھی وقت ایک کلک سے ان سبسکرائب کریں۔ رازداری کی پالیسی

ایک چھوٹا سا تضاد بھی قابل ذکر ہے۔ IBM کی تحریری دستاویزات بہترین رابطے کا نتیجہ 99.3% بتاتی ہیں، جبکہ Ars Technica نے IBM کے Oliver Dial کے حوالے سے 99.4 فیصد تک کا عدد نقل کیا ہے۔ بہرحال، Starling کے لیے IBM کا اپنا ہدف رابطے کی خرابی 0.1% ہے، یعنی موجودہ اوسط سے تقریباً دس گنا بہتر۔ Starling کو ہر ماڈیول میں ایسے 100 سے زیادہ روابط بھی درکار ہیں، جبکہ اس مظاہرے میں چار تھے۔

آپس میں جڑی چِپس کی فراہمی بھی سست پڑ گئی ہے۔ IBM کے مارچ 2026 کے روڈ میپ میں 2026 کے لیے 120 کیوبٹس والے زیادہ سے زیادہ تین جڑے ہوئے Nighthawk ماڈیولز (360 کیوبٹس) کا ذکر تھا۔ Ars Technica کی رپورٹ کے مطابق یہ منصوبہ نو جڑی چِپس سے گھٹ کر دو رہ گیا ہے اور 520 کیوبٹس والے Nighthawk r3 پروسیسرز سے بنا پہلا دو چِپ نظام اب 2027 کے لیے طے ہے۔

ڈیکوڈنگ: ایک دعویٰ جسے غور سے پڑھنا چاہیے

خرابی کی اصلاح تبھی کام کرتی ہے جب ایک کلاسیکی ڈیکوڈر پیمائشوں کے بہاؤ سے حقیقی وقت میں معلوم کر سکے کہ کون سی خرابیاں ہوئیں۔ IBM کا Relay-BP ڈیکوڈر، جو 2025 کے ایک پری پرنٹ میں بیان کیا گیا، پیغامات کے تبادلے پر مبنی ایک ہلکا طریقہ ہے جو FPGA یا مخصوص چِپس پر چلانے کے لیے بنایا گیا ہے۔ نقلی تجربات میں اس نے دو متغیری سائیکل کوڈز پر ایک معیاری ڈیکوڈر (BP+OSD) سے بہتر کارکردگی دکھائی۔ پری پرنٹ کا اندازہ ہے کہ 12 چکروں والے سرکٹ کو ڈیکوڈ کرنے کے لیے، ہر چکر کے لیے ایک مائیکرو سیکنڈ کے حساب سے، تقریباً 600 تکرار کا بجٹ درکار ہے۔

IBM اب کہتا ہے کہ Relay-BP پہلے ہی Starling کی ضروریات پوری کرتا ہے، اور وہ 2 نینو میٹر ٹیکنالوجی پر ایک مخصوص ڈیکوڈر چِپ ڈیزائن کر رہا ہے۔ یہ الگورتھم کے بارے میں ایک مضبوط دعویٰ ہے، لیکن یہ نقلی تجربات پر مبنی ہے۔ حقیقی ہارڈویئر پر چلتی ہوئی منطقی میموری کے ساتھ قدم ملا کر چلنے والا ڈیکوڈر ایک الگ سنگ میل ہے۔ IBM کے مارچ کے روڈ میپ میں 2026 کے لیے ڈیکوڈر کے ابتدائی نمونے کا وعدہ تھا، اور نومبر کی دستاویزات اس چِپ کو اب بھی زیر تیاری بتاتی ہیں۔

توسیع پر ایک مختلف داؤ

سپر کنڈکٹنگ کیوبٹس بنانے والی تمام کمپنیاں ایک ہی راستے پر نہیں چل رہیں۔ 10 نومبر کو Rigetti Computing نے 108 کیوبٹس والے Cepheus نظام پر دو کیوبٹ گیٹ کی اوسط وفاداری 99.5% رپورٹ کی، جو بارہ نو کیوبٹ چِپلیٹس سے بنا ہے۔ Rigetti کا کہنا ہے کہ وہ کئی ریفریجریٹرز کو جوڑنے کے بجائے ایک ہی ڈائلیوشن ریفریجریٹر میں زیادہ کیوبٹس رکھ کر توسیع کرنا چاہتا ہے۔ IBM جڑے ہوئے کرایوسٹیٹس پر داؤ لگا رہا ہے۔ دونوں حکمت عملیاں کمپنیوں کے اپنے اعداد و شمار پر مبنی ہیں، اور کسی نے بھی ابھی بڑے پیمانے پر تصحیح شدہ حساب کتاب نہیں دکھایا۔

شور شرابا بمقابلہ حقیقت

• حقیقت: IBM پرزوں کی سطح کے اعداد واضح اہداف کے ساتھ شائع کرتا ہے، جس سے پیش رفت قابل پیمائش بنتی ہے۔ c-couplers کے معیاری عناصر، جنکشنز کی پیداوار کا حساب اور کرایوسٹیٹس کا انضمام ٹھوس انجینئرنگ اقدامات ہیں۔
• ابھی دکھایا نہیں گیا: ہم نے نومبر کی جن دستاویزات کا جائزہ لیا وہ Loon درجے کے ہارڈویئر پر حقیقی وقت کی ڈیکوڈنگ کے ساتھ چلتی ہوئی qLDPC منطقی میموری کی اطلاع نہیں دیتیں۔ IBM کے روڈ میپ کے مطابق Kookaburra نامی پروسیسر ایک Starling ماڈیول (منطقی پروسیسنگ یونٹ اور میموری) کا مظاہرہ کرے گا؛ اس مظاہرے کی تکمیل رپورٹ نہیں ہوئی۔
• خلا بڑے ہیں: Loon پر گیٹ کی اوسط خرابی (تقریباً 0.3%) Starling کے ہدف سے دس گنا سے زیادہ ہے، رابطے کی خرابی حد سے تقریباً دس گنا زیادہ ہے اور روابط کی تعداد ایک ماڈیول کی ضرورت سے 25 گنا کم ہے۔
• ماڈل پر مبنی بچت: یہ دعویٰ کہ Starling کو دیگر خرابی برداشت کرنے والے ڈیزائنز سے تقریباً دس گنا کم طبعی کیوبٹس درکار ہیں، نوائز ماڈلز پر منحصر ہے، جیسے 2024 کے مقالے میں استعمال ہونے والی 0.1% طبعی خرابی کی شرح۔
• کمپنی کی اپنی رپورٹ: ان میں سے زیادہ تر اعداد IBM کی بلاگ تحریروں اور پریس مواد سے آئے ہیں، ہم مرتبہ جائزہ شدہ مقالوں سے نہیں۔ جب تک آزاد نتائج شائع نہ ہوں، انہیں کمپنی کا مؤقف سمجھیں۔

کن باتوں پر نظر رکھیں

چار اشارے بتائیں گے کہ 2029 کی تاریخ برقرار رہتی ہے یا نہیں: حقیقی وقت کی ڈیکوڈنگ کے ساتھ دو متغیری سائیکل کوڈ پر مبنی منطقی میموری کا ہارڈویئر مظاہرہ؛ روابط کی تعداد بڑھنے کے ساتھ l-couplers کی خرابی کا 0.1% کی طرف کم ہونا؛ 2027 میں دو چِپ Nighthawk r3 نظام کی فراہمی؛ اور امریکی محکمہ توانائی کے Genesis Mission کا ہدف جس کا IBM حوالہ دیتا ہے، یعنی 100 منطقی کیوبٹس جو 2028 کے آخر تک 100,000 مشکل عملیات چلائیں۔ ایسے دعووں کو پرکھنے کے طریقے کے لیے ہماری رہنمائی کوانٹم کمپیوٹنگ کے اعلانات کیسے پڑھیں دیکھیں۔