IBM은 2026년에 양자 우위를 달성할 것으로 예상하며, 나이트호크 칩이 올해 사용자들에게 제공될 예정이다

IBM은 수요일 2025 양자 개발자 컨퍼런스에서 2026년까지 양자 우위를 달성하고, 2029년까지 대규모 오류 허용 양자 컴퓨팅을 목표로 한다고 발표했다.

회사는 주요 아키텍처 업그레이드가 포함된 나이트호크 프로세서가 올해 사용자들에게 제공되기 시작할 것이라고 확인했다.

IBM 연구소장을 맡고 있는 IBM 펠로우인 제이 감베타는 “우리는 IBM이 양자 소프트웨어, 하드웨어, 제조, 오류 정정을 빠르게 발명하고 확장하여 변혁적인 애플리케이션을解锁할 수 있는 유일한 회사라고 믿는다”고 말했다. 제이는 회사가 오늘 로드맵상의 여러 중요한 마일스톤을 발표한다고 덧붙였다.

지금까지 IBM의 가장 진보된 칩으로 공개된 나이트호크는 120개의 큐비트로 구성되었으며, 각 큐비트를 네 개의 가장 가까운 이웃과 연결하기 위해 218개의 조정 가능한 결합기를 사용한다. 이는 IBM이 발행한 공식 보도 자료에 따르면 헤론 프로세서 대비 결합기 수가 20% 증가한 것이다.

새로운 설정은 오류율을 낮게 유지하면서 연구자들이 30% 더 복잡한 회로를 실행할 수 있게 해주며, 이는 단일 작업에서 최대 5,000개의 2-큐비트 게이트를 수행하는 데 필수적인 요구사항이다.

IBM은 15,000 2-큐비트 게이트를 2028 목표로 한다

나이트호크의 납품은 2025년 말 이전에 시작될 예정이다. 하지만 이 칩은 시작에 불과하다. IBM은 성능을 더욱 높일 계획이다. 2026년 말까지 용량을 7,500 게이트로 높이고, 2027년에는 10,000개, 2028년에는 15,000개로 점프할 것으로 예상된다.

이러한 미래 버전들은 장거리 결합기를 사용하여 1,000개 이상의 연결된 큐비트를 통합할 것이며, 이 시스템은 작년 내부 실험용 프로세서에서 테스트되었다.

이 파이프라인을 구축하는 동안 IBM은 커뮤니티 기반 검증을 추진하고 있다. 알고리믹, 플랫아이언 연구소, 블루큐빗의 도움을 받아 양자 우위 추적기를 출시하여 실시간으로 진행 상황을 측정하고 검증한다.

추적기에는 이미 관측 가능 추정, 변분 알고리즘, 고전적 검증 가능 문제에서의 양자 우위를 테스트하는 세 가지 실험이 포함되어 있다.

알고리믹의 CEO이자 공동 창립자인 사브리나 마니스칼코는 “우리가 설계한 모델은 지금까지 테스트된 모든 최첨단 고전적 방법을 도전하는 매우 복잡한 영역을 탐색한다”고 말했다.

그는 초기 결과가 유망해 보이며, 플랫아이언 연구소가 이러한 결과가 고전적 시스템에서 시뮬레이션하기 어렵다고 확인했다고 말했다.

블루큐빗의 공동 창립자이자 CTO인 하이크 테파니안은 그의 팀이 고전적 머신이 이미 뒤처지기 시작하는 양자 워크로드를 추적하는 데 집중하고 있다고 덧붙였다.

“우리가 피크 회로 주변에서 수행한 작업을 통해, 양자 컴퓨터가 고전적 컴퓨터를 수order of magnitude로 능가하기 시작하는 사례를 공식화하는 데 도움을 줄 수 있게 되어 기쁘다”고 그는 말했다.

Qiskit이 C-API 및 동적 회로를 통해 오류 제어를 강화

이러한 추진을 지원하기 위해 IBM은 소프트웨어를 확장하고 있다. Qiskit 스택은 이제 100개 이상의 큐비트를 포함하는 작업에서 출력 정확도를 24% 높이는 동적 회로 기능을 지원한다.

또한 C-API를 사용한 새로운 실행 모델을 지원하여 개발자가 HPC 환경과 통합하고 이를 사용하여 오류 정정 비용을 100배 이상 줄일 수 있게 한다.

IBM은 또한 Qiskit용 C++ 인터페이스를 출시하여 사용자가 기존 고성능 컴퓨팅 시스템 내에서 양자 워크로드를 실행할 수 있게 한다.

회사는 2027년까지 Qiskit 스택에 머신 러닝과 최적화에 중점을 둔 계산 라이브러리를 추가할 것이라고 말했다. 이러한 도구들은 미분 방정식과 해밀토니안 시뮬레이션과 같은 물리학 및 화학 문제를 해결하는 데 도움이 될 것이다.

회사는 또한 병렬 트랙에서 오류 허용 양자 컴퓨팅을 적극적으로 구축하고 있다고 밝혔다. 이번 행사에서 함께 발표된 새로운 루온 프로세서는 효율적이고 확장 가능한 양자 오류 정정을 시연하는 데 필요한 모든 구성 요소를 포함한다.

이것은 “c-결합기”를 사용하여 더 긴 거리에 걸쳐 큐비트를 연결하는 다층 라우팅을 포함하며, 동일한 칩 내의 작업 간 큐비트 리셋을 가능하게 한다.

그 위에, IBM은 이제 qLDPC 코드를 사용하여 480나노초 이내에 양자 오류를 디코딩할 수 있다고 확인했으며, 이는 완전히 고전적 하드웨어에서 실행된다. 이 엔지니어링 성과는 계획보다整整 1년 앞당겨졌다.

루온과 함께 이는 모든 IBM 하드웨어에서 사용되는 초전도 큐비트 시스템에서 qLDPC를 확장하기 위한 기반을 마련한다.

IBM의 양자 프로세서 웨이퍼 생산은 이제 뉴욕의 올버니 나노테크 콤플렉스에 있는 300mm 제조 시설로 이전되었다. 이 전환은 더 빠른 칩 반복과 더 많은 복잡성을 가능하게 한다.

IBM은 새로운 장비를 사용하여 개발 시간을 절반으로 줄이고 양자 칩의 복잡성을 10배 증가시켰다고 말했다.

또한 이제 동시에 여러 프로세서 설계를 탐색할 수 있게 되어, 보도 자료에 따르면 나이트호크와 루온 플랫폼을 동시에 앞당길 수 있게 되었다.