Zusammen sind die ersten beiden betriebsbereiten Module mehr als 2,4 Meter hoch und 2,4 Meter breit. Erste Tests zeigten, dass sie gemeinsam innerhalb von weniger als fünf Tagen auf 4 Kelvin (die Temperatur von flüssigem Helium) heruntergekühlt werden können und kurz darauf eine Endtemperatur von unter 15 Millikelvin erreichen. Die Vakuumkammer jedes Moduls bietet bis zu zwölfmal mehr Platz für Verkabelung als frühere IBM Quantensysteme. Dadurch werden mehr Chip-zu-Chip-Verbindungen sowohl innerhalb eines Moduls als auch zwischen mehreren Modulen ermöglicht.
Das neue, kastenförmige Design von IBM erlaubt es, die Module dicht nebeneinander anzuordnen und so den zusätzlichen Raum zu nutzen, um Quantenprozessoren direkt mithilfe der IBM „L-Coupler“-Technologie zu verbinden. L-Coupler verknüpfen separate Quantenchips, sodass diese Informationen austauschen, kommunizieren und als Teil eines größeren Quantencomputers zusammenarbeiten können.
Gemäß der IBM Quantum Roadmap sollen bis 2027 mithilfe von L-Couplern mehrere Prozessoren zu einem größeren Quantencomputer mit mindestens 1.000 programmierbaren Qubits verbunden werden. Programmierbare Qubits sind Qubits, die direkt für Berechnungen eingesetzt werden können. Auf dem Weg zu diesem Ziel wird IBM noch in diesem Jahr IBM Quantum Nighthawk-Prozessoren in die kryogenen Module integrieren, um die Leistungsfähigkeit im Betrieb weiter zu testen. Für den Zeitpunkt der Bereitstellung von Starling plant IBM, dass jedes kryogene Modul Tausende von Qubits beherbergen wird.
Die Pläne für Starling wurden bereits im vergangenen Jahr vorgestellt. Grundlage ist ein neuer Fehlerkorrekturcode, der die für Fehlertoleranz erforderlichen physischen Ressourcen erheblich reduziert. Seitdem verläuft die Umsetzung planmäßig, einschließlich des Nachweises zentraler Hardwarekomponenten und bedeutender Fortschritte bei der effizienten Dekodierung von Fehlerkorrekturverfahren.
„Die Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputer für industrielle Anwendungen hängt von mehreren grundlegenden technologischen Fortschritten ab“, sagte Jay Gambetta, Director of IBM Research und IBM Fellow. „Die erfolgreiche Verbindung und der Betrieb dieser kryogenen Module stellen einen bedeutenden Schritt nach vorn dar und werden unseren Fortschritt gemeinsam mit weiteren Innovationen in Quantenhardware, Software und Algorithmen beschleunigen.“
IBM erwartet, dass die skalierbaren kryogenen Module dazu beitragen werden, die Entwicklungszyklen der eigenen Quantencomputer zu verkürzen. So sind beispielsweise drei wesentliche Komponenten der Umgebung von IBM Quantum System Two bereits in die neue Architektur integriert. Jedoch sind sie nun so gestaltet, dass jede Komponente unabhängig getestet, verbessert und schneller weiterentwickelt werden kann.
Die Einführung der neuen kryogenen Quantenmodule ist ein weiterer Beleg für die konsequente Umsetzung der IBM Quantum Roadmap und adressiert erfolgreich eine weitere zentrale technische Herausforderung auf dem Weg zu fehlertolerantem Quantencomputing.
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