Развитие квантовых систем IBM
На ежегодной конференции разработчиков компания IBM показала новое поколение квантовой архитектуры. Представленный процессор Nighthawk r3 получил 520 программируемых кубитов и рассчитан на выполнение 10 000 квантовых операций. Разработчики делают ставку на модульный подход, а общее число физических элементов на кремниевой пластине составляет 2034 штуки, причем вспомогательные компоненты задействованы для инициализации и контроля состояния.
Технологии ускорения вычислений
Предшественник новой модели, чип Nighthawk r2, принес значительный прирост скорости за счет выделенных физических элементов для возврата кубитов в основное состояние. Подобные технологические решения позволяют выполнять до 100 000 схем в секунду и обеспечивают до 19 раз большую производительность в ряде задач по сравнению с предыдущими поколениями. При этом общая схема подключения сохраняет квадратную решетку связей.
| Характеристика | Nighthawk r2 | Nighthawk r3 |
|---|---|---|
| Программируемые кубиты | 120 | 520 |
| Всего физических кубитов | 458 | 2034 |
| Квантовые операции | До 7500 | 10 000 |
| Межчиповые интерфейсы | Нет | 10 L-couplers |
Масштабирование и планы на 2027 и 2028 годы
Главным нововведением аппаратной части стали специализированные межчиповые соединители, получившие название L-куплеры. В конструкции r3 предусмотрено десять таких элементов, предназначенных для объединения нескольких кристаллов в единое вычислительное пространство. Ранее компания уже продемонстрировала передачу квантового состояния через такие соединения с точностью 99,3% и нацелена довести показатель до 99,9%. Криогенная инфраструктура для масштабирования также успешно испытана: модули достигают рабочей температуры менее чем за пять дней. В 2027 году разработчики намерены связать два процессора Nighthawk r3 в единый комплекс, преодолевший отметку в 1040 кубитов. Кроме того, в дорожной карте уже намечен следующий шаг — процессор Nighthawk r4 на 2028 год, который сохранит число кубитов, но увеличит количество операций до 15 000.
Гибридные вычисления и коррекция ошибок
Для работы с массивами данных компания объединила усилия с Национальной лабораторией Ок-Ридж и AMD. Созданная архитектура связывает процессоры семейства Nighthawk с суперкомпьютером Umbra, задействуя графические чипы AMD Instinct MI355X и процессоры EPYC пятого поколения для задач квантовой коррекции.
Что это значит для вас
Новые квантовые процессоры недоступны для прямой покупки или домашнего использования, так как они требуют сложнейшей криогенной инфраструктуры с температурой ниже 15 милликельвинов и работают через облачные платформы. Тем не менее, развитие подобных систем приближает появление применимых алгоритмов для медицины и материаловедения, к которым исследователи получают удаленный доступ.
