- IBM планирует запустить 1040-кубитовую квантовую систему в 2027 году, объединив два процессора Nighthawk r3.
- Новый процессор Nighthawk r3 будет содержать 520 программируемых кубитов и выполнять 10 000 квантовых операций.
- Цель IBM - разработка отказоустойчивых квантовых компьютеров к 2029 году, способных к миллионам операций.
IBM масштабирует квантовые вычисления с Nighthawk r3
На недавней конференции Quantum Developer’s Conference, компания IBM представила обновленную дорожную карту, подтверждающую амбициозные планы по масштабированию квантовых вычислений. Ключевым элементом стратегии является процессор Nighthawk r3, который станет основой для создания 1040-кубитовой системы в 2027 году.
Новое поколение процессоров Nighthawk будет значительно расширено. В то время как текущий Nighthawk r2, выпущенный в сентябре, предлагает 120 кубитов и способен выполнять 7500 операций, его преемник, Nighthawk r3, будет иметь 520 программируемых кубитов и выполнять 10 000 квантовых операций. Это более чем в четыре раза увеличивает количество кубитов и повышает производительность, позволяя решать более сложные задачи при сохранении скорости и точности.
Объединение систем для достижения 1000+ кубитов
В 2027 году IBM планирует объединить два процессора Nighthawk r3 в единую систему, которая будет содержать 1040 кубитов. Для этого будут использоваться 10 межчиповых соединений, называемых l-связующими, технология которых уже была протестирована на процессорах Nighthawk r1. Изначально компания планировала объединить до девяти систем, но теперь сосредоточится на кластере из двух процессоров. Общее количество кубитов, запланированное на следующий год, останется неизменным, но подход к его достижению изменится.
Клиенты IBM уже сообщают об ускорении до 19 раз при использовании текущего чипа Nighthawk, что подчеркивает потенциал нового поколения.
Технические характеристики процессоров Nighthawk
| Характеристика | Nighthawk r2 (текущий) | Nighthawk r3 (планируется) |
|---|---|---|
| Количество кубитов | 120 | 520 |
| Количество операций | 7500 | 10 000 |
| Дата выпуска | Сентябрь (доступен) | 2027 год |
| Тип системы | Одиночный процессор | Два объединенных процессора |
| Общее количество кубитов (объединенная система) | N/A | 1040 (в 2027 году) |
Путь к отказоустойчивым квантовым компьютерам
Конечная цель IBM - создание отказоустойчивых квантовых компьютеров к 2029 году. Процессор под кодовым названием Starling, который должен стать первым в мире отказоустойчивым квантовым компьютером, сможет выполнять квантовые цепи, состоящие из 100 миллионов квантовых операций, на 200 логических кубитах. Это амбициозная цель, учитывая, что отказоустойчивые технологии традиционно считаются перспективой следующего десятилетия.
Для достижения этой цели IBM разрабатывает архитектуру Starling с использованием модулей, каждый из которых содержит квантовую память и логический процессорный блок (LPU). Эти модули будут соединяться с помощью универсальных адаптеров и l-связующих. Для повышения эффективности исправления ошибок IBM также изучает применение бивариантных кодов коррекции ошибок с низкой плотностью проверки четности (qLDPC), которые значительно сокращают количество физических кубитов, необходимых для хранения и обработки квантовой информации, по сравнению с существующими поверхностными кодами.
Кроме того, IBM активно сотрудничает с научно-исследовательскими институтами. Например, компания объединяет свои квантовые процессоры с классическими высокопроизводительными вычислительными системами для улучшения методов коррекции квантовых ошибок. Примером такого сотрудничества является система в Ок-Риджской национальной лаборатории, объединяющая IBM Quantum System Two с процессорами Nighthawk r2 и системой Umbra, а также партнерство с японским институтом RIKEN, где IBM Quantum System Two интегрирована с суперкомпьютером Fugaku.
Для разработчиков и исследователей это означает значительное расширение возможностей квантовых вычислений. Увеличение количества кубитов и операций позволит решать более сложные и ресурсоемкие задачи, а также ускорит сбор данных для комплексных вычислений. Достижение отказоустойчивости в ближайшие годы может стать переломным моментом для практического применения квантовых компьютеров в таких областях, как материаловедение, фармацевтика и криптография.
Уже работаю с Nighthawk r2, и он реально дает заметный прирост скорости, особенно для оптимизационных задач. Правда, иногда сталкиваюсь с проблемами при масштабировании сложных алгоритмов – приходится вручную переписывать часть кода для эффективного распределения по кубитам. Надеюсь, r3 и особенно объединение двух процессоров решит эту проблему. Мой совет: всегда начинайте с небольших тестов, чтобы понять, как ваш алгоритм реагирует на конкретную архитектуру.