IBM lança chip quântico de próxima geração Nighthawk r3: 520 qubits, visando mais de 1.000 em 2027

A IBM anunciou na terça-feira (11 de novembro) seu processador quântico de próxima geração, Nighthawk r3, projetado para executar com precisão 10.000 operações quânticas em 520 qubits programáveis ​​para cálculos maiores e mais complexos; em 2027, planeja vincular dois processadores r3 em um único sistema de 1.040 qubits, avançando em direção à computação quântica tolerante a falhas.

r3: projetado para escalar além de 1.000 qubits

O r3 estende a arquitetura de alta velocidade do r2, projetada para suportar 520 qubits programáveis e 2.034 qubits físicos no total, mantendo a conectividade de rede quadrada do r2 e operações rápidas, ao mesmo tempo que introduz 10 interconexões chip a chip, chamadas l-acopladores, para conectar processadores em sistemas maiores. A IBM disse que demonstrou duas tecnologias modulares críticas: este ano conectou dois processadores Nighthawk r1 usando quatro acopladores L, alcançando 99,3% de fidelidade de transferência de estado quântico (contra uma meta de 99,9%) e conectou dois módulos criogênicos em um único sistema pela primeira vez, atingindo a temperatura operacional em menos de cinco dias e resfriando abaixo de 15 milikelvin.

r2 em produção: 34 bilhões de circuitos, acelerações de até 19x

O atual Nighthawk r2, lançado em setembro, tem 120 qubits, entrega até 100.000 amostras por segundo e suporta cálculos precisos com mais de 7.500 operações quânticas. Clientes e parceiros, incluindo E.ON, Algorithmiq e Q-CTRL, executaram mais de 34 bilhões de circuitos em r2, relatando acelerações de até 19x: E.ON relatou uma aceleração de 15x no aprendizado de máquina quântica para otimização da rede energética; um experimento da IBM com o Oak Ridge National Laboratory simulando materiais magnéticos reais funcionou 12x mais rápido, com resultados consistentes com experimentos de dispersão de nêutrons; e um experimento Algorithmiq simulando um material quântico heterogêneo funcionou 8 vezes mais rápido do que no Heron, enquanto simulá-lo classicamente com os principais métodos de rede tensorial precisaria de cerca de 240 vezes mais memória.

Quantum encontra computação clássica

A IBM também está unindo a computação clássica de alto desempenho com a computação quântica em um único ambiente gerenciado, a IBM Quantum Platform: os cientistas da IBM e da RIKEN executaram seu fluxo de trabalho de diagonalização quântica baseado em amostras aproximadamente 5 vezes mais rápido, enquanto realizavam 100 vezes mais cálculos, e a Cleveland Clinic e a RIKEN processaram automaticamente 608 milhões de amostras para modelar estruturas biologicamente relevantes, 33 vezes mais rápido. A IBM lançou recentemente uma plataforma de co-design para correção de erros quânticos com o Oak Ridge National Laboratory e a AMD, co-localizando fisicamente o Nighthawk com o supercomputador Umbra da ORNL, equipado com GPUs AMD Instinct MI355X e CPUs AMD EPYC de 5ª geração. “A computação quântica útil depende de os resultados poderem ser entregues com precisão e velocidade, ambos são fundamentais”, disse Jay Gambetta, Diretor de Pesquisa da IBM.

(Imagem: IBM. Renderização dos processadores Nighthawk r3 (esquerda) e r2 (direita).)