IBM представляет квантовый чип следующего поколения Nighthawk r3: 520 кубитов, планируется увеличить их число до 1000 в 2027 году

Во вторник (11 ноября) IBM объявила о своем квантовом процессоре следующего поколения Nighthawk r3, предназначенном для точного выполнения 10 000 квантовых операций на 520 программируемых кубитах для более крупных и сложных вычислений; в 2027 году компания планирует объединить два процессора R3 в единую 1040-кубитную систему, продвигаясь к отказоустойчивым квантовым вычислениям.

r3: предназначен для масштабирования за пределы 1000 кубитов.

R3 расширяет высокоскоростную архитектуру r2, предназначенную для поддержки 520 программируемых кубитов и 2034 физических кубитов в целом, сохраняя при этом возможности соединения с квадратной решеткой и высокую скорость работы r2, одновременно вводя 10 межчиповых соединений, называемых l-разъемами, для соединения процессоров в более крупные системы. IBM заявила, что продемонстрировала две критически важные модульные технологии: в этом году она соединила два процессора Nighthawk r1 с помощью четырех l-развязников, достигнув точности передачи квантового состояния 99,3% (против целевого показателя в 99,9%), и впервые соединила два криогенных модуля в единую систему, достигнув рабочей температуры менее чем за пять дней и охлаждая ниже 15 милликельвинов.

r2 в производстве: 34 миллиарда цепей, ускорение до 19 раз

Текущий Nighthawk r2, представленный в сентябре, имеет 120 кубитов, обеспечивает до 100 000 выборок в секунду и поддерживает точные вычисления с помощью более 7500 квантовых операций. Клиенты и партнеры, включая E.ON, Algorithmiq и Q-CTRL, запустили более 34 миллиардов цепей на r2, сообщив об ускорении до 19 раз: E.ON сообщила о 15-кратном ускорении квантового машинного обучения для оптимизации энергетических сетей; эксперимент IBM с Национальной лабораторией Ок-Ридж, моделирующий реальные магнитные материалы, прошел в 12 раз быстрее, а результаты соответствовали экспериментам по рассеянию нейтронов; а эксперимент Algorithmiq, моделирующий гетерогенный квантовый материал, проходил в 8 раз быстрее, чем на Героне, а для его классического моделирования с использованием ведущих методов тензорных сетей потребовалось бы примерно в 240 раз больше памяти.

Квантовые и классические вычисления

IBM также объединяет высокопроизводительные классические вычисления с квантовыми вычислениями в единой управляемой среде, IBM Quantum Platform: ученые IBM и RIKEN выполнили рабочий процесс квантовой диагонализации на основе образцов примерно в 5 раз быстрее, одновременно выполняя в 100 раз больше вычислений, а Cleveland Clinic и RIKEN автоматически обработали 608 миллионов образцов для моделирования биологически значимых структур, в 33 раза быстрее. IBM недавно запустила совместную платформу для квантовой коррекции ошибок с Национальной лабораторией Ок-Ридж и AMD, физически разместив Nighthawk вместе с суперкомпьютером ORNL Umbra, оснащенным графическими процессорами AMD Instinct MI355X и процессорами AMD EPYC 5-го поколения. «Полезность квантовых вычислений зависит от того, можно ли получить результаты с точностью и скоростью — оба эти фактора имеют фундаментальное значение», — сказал Джей Гамбетта, директор исследовательского подразделения IBM.

(Изображение: IBM. Рендер процессоров Nighthawk r3 (слева) и r2 (справа).)