IBM-ov Starling – prvi kvantni računalni sustav otporan na pogreške
IBM ima planove za kvantno računalstvo koji idu dalje od pravljenja sklopova za čuvanje kubita – njihov novi projekt zove se Starling i radi se o kompletnom kvantnom računalnom sustavu

IBM je predstavio detaljne planove za izgradnju svog prvog kvantnog računalnog sustava otpornog na pogreške, nazvanog Starling (dakle „g“, a ne „k“) s ciljem pomicanja granica kvantnog računalstva.
Očekuje se da će sustav Starling, koji bi trebao biti dostupan do 2029. godine, moći izvesti 100 milijuna operacija bez pogreške na skupu od 200 logičkih kvantnih bitova. Značajan pomak u IBM-ovoj strategiji je prelazak s fokusa na pojedinačne hardverske kvantne bitove na funkcionalne računalne jedinice, koje će se sastojati od kolekcija kvantnih bitova s ispravljenim pogreškama. Cilj je izgraditi Starling povezivanjem dovoljnog broja ovih računalnih jedinica.
Ispravljanje pogrešaka u kvantnom hardveru uključuje zaplitanje (entanglement) grupe kvantnih bitova na način da se vrijednosti kvantnih bitova distribuiraju među njima, uz dodatak kontrolnih kvantnih bitova za provjeru stanja sustava. Slabim kvantnim mjerenjima na kontrolnim kvantnim bitovima dobivaju se „sindromski podaci“ koji se mogu interpretirati za određivanje pogrešaka i njihovo ispravljanje. IBM-ova tehnologija temelji se na supravodljivim elektroničkim kvantnim bitovima raspoređenim na čipu, a raspored je fiksiran tijekom proizvodnje čipa, što ograničava broj potencijalnih kodova za ispravljanje pogrešaka. Kako bi se izbjeglo „preslušavanje“ (crosstalk) odnosno curenje informacije između susjednih kvantnih bitova, dosadašnji IBM-ovi procesori koristili su konfiguraciju „heavy hex“, no IBM prelazi na novi kod za ispravljanje pogrešaka koji je nekompatibilan s tom geometrijom.
IBM je postigao dva ključna napretka kako bi uskladio svoje čipove s novim kodom za ispravljanje pogrešaka, poznatim kao LDPC (low-density parity check) kod.
Prvi napredak je u pakiranju čipa, koje sada koristi nekoliko slojeva iznad hardverskih kvantnih bitova kako bi se omogućile sve potrebne veze za LDPC kod. To će se prvo vidjeti u procesoru nazvanom Loon, koji će biti predstavljen kasnije ove godine.
Drugi napredak je eliminacija preslušavanja (crosstalka) koje je „heavy hex“ geometrija trebala minimizirati, što će omogućiti prelazak na novu arhitekturu.
Procesor Nighthawk, koji će biti objavljen ove godine, imat će kvadratni raspored kvantnih bitova s gotovo nultim preslušavanjem. Nighthawk je dio paralelnog plana razvoja koji će se godišnje nadograđivati do 2028. godine, povećavajući broj operacija bez pogreške. Svaki Nighthawk procesor imat će 120 hardverskih kvantnih bitova, a do 2027. godine planira se povezivanje devet Nighthawk procesora, čime će se broj hardverskih kvantnih bitova povećati na preko 1.000.
Budućnost IBM-ovog hardvera leži u razvojnoj liniji procesora, gdje će se fokus prebaciti s broja hardverskih kvantnih bitova na funkcionalne računalne jedinice. IBM je objavio tehnički dokument koji detaljno opisuje specifični LDPC kod koji će se koristiti, nazvan „bivariate bicycle code“. IBM opisuje dvije implementacije ovog koda: prva koristi 144 hardverska kvantna bita za smještaj 12 logičkih kvantnih bitova s udaljenošću koda 12, dok druga koristi 288 hardverskih kvantnih bitova za istih 12 logičkih kvantnih bitova, ali s udaljenošću koda 18, što ga čini otpornijim na pogreške. Jedna od ovih kolekcija logičkih kvantnih bitova bit će dostupna kao Kookaburra procesor 2026. godine, omogućujući stabilnu kvantnu memoriju. Sljedeći korak je integracija ovih jedinica s dodatnim kvantnim bitovima potrebnim za određene operacije, formirajući jedinstvenu, funkcionalnu računalnu jedinicu sposobnu za izvođenje bilo kojeg kvantnog algoritma. To će se pojaviti s Cockatoo čipom, koji će omogućiti povezivanje više procesorskih jedinica na jednoj sabirnici, čime će se povećati broj logičkih kvantnih bitova. Nakon toga slijede prve testne verzije Starlinga, koje će omogućiti univerzalna računanja na ograničenom broju logičkih kvantnih bitova raspoređenih na više čipova.