Przesył informacji kwantowej między osobnymi procesorami to jeden z warunków budowy większych komputerów kwantowych. Badacze IBM połączyli dwa układy, każdy ze 120 kubitami, za pomocą czterech nadprzewodzących połączeń. Uzyskali średnią wierność transferu na poziomie 99%, a najlepsze połączenie osiągnęło 99,29%. To ważny wynik dla konstrukcji modułowych, choć do niezawodnego komputera pozostaje jeszcze kilka przeszkód.
Dlaczego komputery kwantowe potrzebują połączeń między chipami?
Rozbudowa komputera kwantowego wymaga czegoś więcej niż zwiększania liczby kubitów. Trzeba również zapewnić ich współpracę, kontrolować zakłócenia i utrzymywać warunki, w których delikatne stany kwantowe przetrwają wystarczająco długo.
IBM rozwija architekturę modułową: zamiast umieszczać wszystkie kubity na jednym coraz większym chipie, chce łączyć osobne procesory w większą maszynę. Takie podejście przenosi jednak część wyzwań na połączenia między układami. Muszą one zachować informację kwantową podczas transferu.
Kubity są kwantowymi odpowiednikami bitów. Mogą znajdować się w superpozycji stanów odpowiadających zeru i jedynce. Właśnie dlatego ich przesyłanie wymaga znacznie większej ostrożności niż przekazywanie zwykłych danych między podzespołami komputera.
Przesył informacji kwantowej przez 80-centymetrowe połączenia
W eksperymencie wykorzystano dwa nadprzewodzące procesory IBM Nighthawk R1, każdy zawierający 120 kubitów. Połączono je czterema sprzęgaczami dalekiego zasięgu, określanymi jako L-couplers. Każdy obejmował między innymi 80-centymetrowy przewód koncentryczny z nadprzewodzącego aluminium.
Średnia wierność transferu stanów kwantowych wyniosła 99,00%. Najlepsze połączenie uzyskało wynik 99,29%, z niepewnością pomiarową wynoszącą 0,07 punktu procentowego. Wierność opisuje, jak dobrze rzeczywisty transfer odpowiada operacji idealnej. Wynik dotyczy tego konkretnego zadania, a nie dokładności wszystkich obliczeń wykonywanych przez komputer.
Znaczenie ma również liczba połączeń. Duża maszyna modułowa będzie potrzebowała wielu sprawnie działających kanałów między procesorami. Test czterech sprzęgaczy pozwala sprawdzić rozwiązanie bliższe takim wymaganiom niż pojedyncze laboratoryjne połączenie.
Wyniki opisano w pracy udostępnionej 21 października 2026 roku w serwisie arXiv jako preprint.
Połączenia przenosiły również splątanie
Badacze wykazali, że układ pozwala tworzyć splątanie między kubitami znajdującymi się na różnych procesorach. To istotne, ponieważ współpraca modułów musi obejmować operacje kwantowe, a nie wyłącznie wymianę klasycznych wyników pomiarów.
Sprawdzono też praktyczną wytrzymałość konstrukcji. Połączenia przetrwały trzy cykle ogrzewania i ponownego schładzania. W przyszłym systemie taka odporność będzie potrzebna podczas testów, konserwacji i zmian sprzętu.
Pozostał jednak problem wpływu pola magnetycznego. Naukowcy ustalili, że warunki magnetyczne podczas schładzania aluminiowych przewodów do stanu nadprzewodzącego mogą zwiększać straty. Ochrona połączeń przed tym wpływem wymaga dalszych ulepszeń.
IBM przygotowuje infrastrukturę dla większych maszyn
Przesył informacji kwantowej jest częścią szerszego planu. W sierpniu 2026 roku IBM poinformował o połączeniu i schłodzeniu dwóch modułów kriogenicznych. Docelowo taka infrastruktura ma umożliwiać współpracę setek chipów.
Systemy osiągają temperaturę poniżej 15 milikelwinów, czyli zaledwie 0,015 stopnia powyżej zera absolutnego. Porównanie z temperaturą głębokiego kosmosu oznacza tu ponad 180-krotnie niższą temperaturę mierzoną w skali bezwzględnej. Tak głębokie chłodzenie jest potrzebne do pracy nadprzewodzących procesorów.
Firma planuje udostępnić odporny na błędy komputer IBM Quantum Starling w 2029 roku. To cel rozwojowy, którego realizacja zależy od postępów zarówno w sprzęcie, jak i korekcji błędów oraz sterowaniu całym systemem.
Nowy eksperyment pokazuje, że osobne procesory mogą wymieniać stany kwantowe z wysoką wiernością przez kilka połączeń. Kolejne testy muszą wykazać, jak zachowa się ta technologia po zwiększeniu liczby modułów i podczas bardziej wymagających operacji.
Badania nie zostały jeszcze poddane recenzji, ale ich wstępna wersja jest dostępna na stronie arXiv .