IBM heeft Quantum Nighthawk r3 aangekondigd, een processor die 10.000 quantum operations op 520 qubits moet uitvoeren. In 2027 wil het bedrijf twee van deze chips koppelen tot één systeem met 1.040 qubits.
De nieuwe processor bouwt voort op dezelfde architectuur als Nighthawk r2, die IBM in september introduceerde. De r3 telt in totaal 2.034 fysieke qubits, waarvan er 520 programmeerbaar zijn. Het square-lattice-ontwerp en de snelle operaties van de r2 blijven behouden. Nieuw zijn tien chip-to-chip-verbindingen, door IBM l-couplers genoemd, waarmee processors aan elkaar te koppelen zijn.
Waarom die focus op snelheid? Een quantumcomputer levert zijn antwoord in samples: elke run van een circuit geeft één resultaat. Applicaties vragen steeds vaker om duizenden operaties op zo’n 100 qubits of meer, met miljoenen tot miljarden samples als gevolg. “Bruikbare quantum computing hangt af van de vraag of resultaten met nauwkeurigheid én snelheid geleverd kunnen worden, beide zijn fundamenteel”, zegt Jay Gambetta, Director van IBM Research.
Nighthawk r2 draait al miljarden circuits
De r2 haalt tot 100.000 samples per seconde en ondersteunt meer dan 7.500 operaties op 120 qubits. Dat komt grotendeels door een snelle qubit-reset, die de tijd tussen circuitruns flink verkort. Klanten en partners voerden er inmiddels 34 miljard circuits op uit, met prestatiewinsten tot 19 keer.
Een paar voorbeelden. E.ON zag een versnelling van 15 keer bij quantum machine learning voor de optimalisatie van het energienet. Een experiment met Oak Ridge National Laboratory rond magnetische materialen liep 12 keer sneller dan eerder op IBM Quantum Heron. En een simulatie met Algorithmiq draaide 8 keer sneller, terwijl klassieke tensor-network-methoden naar schatting 240 keer meer geheugen nodig hebben om de nieuwe circuits even nauwkeurig te simuleren.
Voor het koppelen van processors heeft IBM dit jaar al twee bouwstenen gedemonstreerd. Nighthawk r1-chips werden met vier l-couplers verbonden, met een fidelity van 99,3 procent bij de overdracht van quantumtoestanden. Het doel ligt op 99,9 procent. Daarnaast verbond IBM in augustus voor het eerst twee cryogene modules tot één systeem, dat binnen vijf dagen onder de 15 millikelvin zat.
Klassieke rekenkracht in het platform
Daarnaast brengt IBM klassieke HPC en quantum samen in één beheerde omgeving op het IBM Quantum Platform. Gebruikers kunnen quantumworkflows koppelen aan hun laptop, een supercomputer of de nieuwe HPC-resources op het platform zelf. IBM en RIKEN voerden zo hun sample-based quantum diagonalization-workflow vijf keer sneller uit, met 100 keer meer berekeningen. Cleveland Clinic en RIKEN verwerkten 608 miljoen samples, 33 keer sneller dan zonder automatisering.
Voor onderzoek naar error correction biedt het platform verder pulse-level-controle. Bovendien plaatste IBM samen met Oak Ridge National Laboratory en AMD een Nighthawk fysiek naast het Umbra HPC-systeem van ORNL, dat draait op AMD Instinct MI355X-GPU’s en EPYC-CPU’s van de vijfde generatie.