מחשב הרפיה קוונטית — קיוביטי שטף בסרגל המפה: מחשב הרפיה על קיוביטי שטף

הארכיטקטורה בדוח (§8.3)

8.3.17 מחשב הרפיה על קיוביטי שטף — מחשב הרפיה קוונטית — קיוביטי שטף (anneal)

הרעיון. אלפי קיוביטי שטף rf-SQUID (fluxq) משמשים כספינים של איזינג הניתנים לתכנות: הזרם המתמיד בלולאה, בכיוון זה או אחר, הוא הספין; מצמדים השראתיים קובעים את האינטראקציות; השבב מתפתח באופן רציף (g_anneal) ממצב היסוד של שדה רוחבי לעבר מצב היסוד של הבעיה המתוכנתת. הבעיה סטטית: ההטיות מוחזקות על השבב, והתשובה ננעלת כביטים. ההימור בטבלה 8.3, קנה מידה ייעודי כבר עכשיו, הוא עסקת חליפין: מספר וקישוריות, במחיר השערים, הקיוביטים הלוגיים וכל דרך לסבילות לתקלות.

מה היא צריכה. הקיוביטים, הניתוב הרב-שכבתי של המצמדים הארוכים (cx_lr) וממירי ה-DAC לשטף מבוססי SFQ (ct_fluxdac) דורשים כולם תהליך מוליך-על אחד (fab_sc). הקריאה (ro_fluxro) דורשת את הקיוביטים ואת ממירי ה-DAC: פרמטרון שטף קוונטי נועל את הזרם של כל קיוביט, ואוגרי הזזה על השבב מוציאים את הביט החוצה. הטיות סטטיות מאפשרות לממירי ה-DAC לשלוט ב"עשרות אלפי קיוביטים ומצמדים באמצעות 200 חוטי הטיה בלבד" [C][281]. פירוש השכבות הריקות: אין קידוד, ולכן קיוביט הוא איבר בהמילטוניאן, לא זיכרון; אין קריאה במהלך ההרפיה, ולכן אין סינדרום לקוד או למפענח. השגיאות לעולם אינן מתגלות, אלא רק ממוצעות על פני דגימות: יותר קיוביטים קונים בעיות גדולות יותר, לא תשובות טובות יותר.

היכן היא עומדת. ארבע מכונות, שלושה התקנים, 18 מתוך 42 התאים מתועדים (טבלה 8.1), ללא שער. Advantage2 (D-Wave, מאי 2025; 4,400+ קיוביטים, Zephyr עם קישוריות 20, 12.5 kW [C][220]) היא היורשת של Advantage (2020); Advantage3 — מערכת של 20,000 קיוביטים ל-2029, בדרך ל-100,000 קיוביטים עד 2031 — היא מחשב ההרפיה הבא ש-D-Wave נקבה בשמו [R][15]. תוצאת זכוכית הספין "מעבר ליכולת הקלאסית" של D-Wave (Science, מרץ 2025) נשחקה במידה ניכרת בתוך שבועות בשיטות של רשתות טנזוריות ובשיטות וריאציוניות [D][221]–[223]; D-Wave עומדת על כך שאיש עדיין לא השתווה למופעים הגדולים ביותר שלה [P][224]. ה-AQPU של Qilimanjaro, מחשב הרפיה אנלוגי מבוסס פלוקסוניום בן 10 קיוביטים, נחנך במרכז מחשוב-העל של ברצלונה ב-28 במאי 2026 ללא מדד ייחוס שפורסם [C][872]. §2.8 מעניק רק E 4 ו-F 2; ההכנסות במחצית הראשונה של 2026 ירדו ב-67% [C][15]–[17]; הסכם CHIPS (עד $100 M, 8 בספטמבר 2026) מממן עבודה לקראת מחשב הרפיה של 100,000 קיוביטים ומערכת במודל השערים [C][R][91].

חריגים והשאלות. אף תא אינו נופל מחוץ למשבצות; כולן מתאימות לכאן יותר מלכל ארכיטקטורה אחרת. שתי מכונות ה-Advantage מציינות קריאה דיספרסיבית (ro_disp), שלפי המפה מחליפה את תפסן השטף, כחלופה: מהודים בהיקף השבב קוראים את ביטי אוגרי ההזזה לאחר התפסן, ולכן השתיים פועלות בטור: הכלאה, לא יריבות. תאי המצמד וה-DAC של Qilimanjaro מוסקים, והקריאה שלה לא פורסמה: פער נתונים. ההשאלות פונות החוצה: D-Wave gate-model dual-rail system לוקחת את ממירי ה-DAC לשטף כחלופה, ו-IBM Quantum Loon ויורשיו משתמשים במצמדים הארוכים לבדיקות qLDPC.

המבחן הבא. ב-§5.2 אין שורה להרפיה; מפת הדרכים של D-Wave משמשת במקומה. המערכת שלה בת 20,000 הקיוביטים ל-2029 ו-100,000 הקיוביטים עד 2031 [R][15]–[17] נשענות על "טכנולוגיות חיבור מוליכות-על" עבור "מארגים מרובי-שבבים" [C][15]–[17], השכבה שהארכיטקטורה משאירה ריקה. אישור עד מרץ 2028: הרפיה רב-שבבית עם מצמדים החוצים את גבולות השבבים, או טענה של תוצאה מעבר ליכולת הקלאסית ששורדת שנה של ערעור קלאסי. הורדה בדירוג: אף אחד מאלה עד אז, ו-Advantage3 נדחתה או בוטלה.

מה אומרים הבונים. ל-Advantage2 של D-Wave יש יותר מ-4,400 קיוביטים, וכל אחד מהם מצומד ל-20 אחרים כדי שאפשר יהיה לשכן בה בעיות גדולות יותר [C][220]. D-Wave אומרת שאב-טיפוס של Advantage2 ביצע סימולציה של חומרים מגנטיים בתוך דקות, במקום שבו מחשב-על קלאסי היה צריך כמעט מיליון שנים, תוצאה שפורסמה ב-Science [D][871]. היא מתכננת Advantage3 רב-שבבית: 20,000 קיוביטים ב-2029 ו-100,000 עד 2031 [R][15], המחווטת בתכנון קלט-פלט חדש שדורש לכל היותר 20% יותר קווים מאשר מכונת 4,500 הקיוביטים של היום [C][15]. Qilimanjaro בונה מעבדים אנלוגיים מקיוביטי פלוקסוניום, שלדבריה חסינים לשגיאות מעצם תכנונם ושמישים עוד לפני הסבילות לתקלות; הראשון, בן 10 קיוביטים, פועל ב-Barcelona Supercomputing Center, ושני דורות נוספים צפויים ב-2026 וב-2027 [C][872].

המכונות של ארכיטקטורה זו (במרשם: 4, מהן 3 התקנים, 0 בעלי שערים). D-Wave Quantum — Advantage3 (מתוכנן, 20,000), Advantage (בהפעלה, 5,000), Advantage2 (בהפעלה, 4,500); Qilimanjaro Quantum Tech — Qilimanjaro AQPU (Adiabatic Quantum Processing Unit) at BSC (בהפעלה, 10).

תאים מחוץ למשבצות הארכיטקטורה (7). Advantage: L7 ∅G-qac (פער אטלס — quantum annealing correction (penalty-repetition encoding) on up to 1,322 logical qubits o); Advantage2: L7 ∅G-qac (פער אטלס — penalty-spin and stacked quantum annealing correction on Advantage2_system1.10 (sweep 7 Oc); Advantage3: L4 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Advantage3: L9 מודולים מרובי-שבבים / מצמדי l (אותו קריוסטט) (ic_mcm, ראשית מחוץ למשבצות הארכיטקטורה); Qilimanjaro AQPU (Adiabatic Quantum Processing Unit) at BSC: L4 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Qilimanjaro AQPU (Adiabatic Quantum Processing Unit) at BSC: L5 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה; Qilimanjaro AQPU (Adiabatic Quantum Processing Unit) at BSC: L6 undisclosed במקום שבו הארכיטקטורה מצפה לטכנולוגיה.