IBM erwartet, 2026 den Quantenvorteil zu erreichen, während der Nighthawk-Chip in diesem Jahr an Nutzer ausgeliefert wird

IBM gab am Mittwoch während der Quantum Developer Conference 2025 bekannt, dass es bis 2026 den Quantenvorteil erreichen und bis 2029 voll skalierbare fehlertolerante Quantencomputing-Systeme anstrebt.

Das Unternehmen bestätigte, dass sein Nighthawk-Prozessor, ein Chip mit erheblichen architektonischen Upgrades, in diesem Jahr an Nutzer ausgeliefert wird.

Jay Gambetta, der als Direktor IBM Research leitet und den Titel eines IBM Fellow trägt, sagte: „Wir glauben, dass IBM das einzige Unternehmen ist, das in der Lage ist, Quantensoftware, Hardware, Fertigung und Fehlerkorrektur schnell zu entwickeln und zu skalieren, um transformative Anwendungen zu ermöglichen.“ Jay fügte hinzu, dass das Unternehmen heute mehrere kritische Meilensteine auf seiner Roadmap ankündigt.

Nighthawk, der nun als IBMs bisher fortschrittlichster Chip enthüllt wurde, besteht aus 120 Qubits und verwendet 218 abstimmbare Koppler, um jedes Qubit mit seinen vier nächsten Nachbarn zu verbinden. Das entspricht einer Zunahme der Koppleranzahl um 20 % im Vergleich zum Heron-Prozessor, so einer offiziellen Pressemitteilung von IBM.

Die neue Konfiguration ermöglicht es Forschern, 30 % komplexere Schaltungen bei niedrigen Fehlerraten auszuführen, was eine entscheidende Voraussetzung ist, um bis zu 5.000 Zwei-Qubit-Gatter in einem einzigen Job auszuführen.

IBM zielt auf 15,000 Zwei-Qubit-Gatter bis 2028 ab

Die Auslieferungen von Nighthawk beginnen vor Ende 2025. Doch dieser Chip ist erst der Anfang. IBM plant, die Leistung noch weiter zu steigern. Bis Ende 2026 erwartet das Unternehmen eine Erhöhung der Kapazität auf 7.500 Gatter, einen Sprung auf 10.000 im Jahr 2027 und 15.000 im Jahr 2028.

Diese zukünftigen Versionen werden mehr als 1.000 verbundene Qubits unter Verwendung von Langstrecken-Kopplern integrieren, ein System, das im vergangenen Jahr an internen experimentellen Prozessoren getestet wurde.

Während es diese Pipeline aufbaut, setzt IBM auf community-getriebene Validierung. Es startete einen Quantenvorteil-Tracker, der in Zusammenarbeit mit Algorithmiq, dem Flatiron Institute und BlueQubit entwickelt wurde, um Fortschritte in Echtzeit zu messen und zu verifizieren.

Der Tracker umfasst bereits drei Experimente, die den Quantenvorteil bei der beobachtbaren Schätzung, variationalen Algorithmen und klassisch überprüfbaren Problemen testen.

Sabrina Maniscalco, CEO und Co-Gründerin von Algorithmiq, sagte: „Das von uns entwickelte Modell erkundet Regime, die so komplex sind, dass sie alle bisher getesteten state-of-the-art-klassischen Methoden herausfordern.“

Sie sagte, dass die frühen Ergebnisse vielversprechend aussehen, wobei das Flatiron Institute bestätigt, dass die Ergebnisse auf klassischen Systemen schwer zu simulieren sind.

Hayk Tepanyan, Co-Gründer und CTO von BlueQubit, fügte hinzu, dass sein Team darauf spezialisiert ist, Quantenworkloads zu verfolgen, bei denen klassische Maschinen bereits hinterherhinken.

„Durch unsere Arbeit an Peak-Schaltungen freuen wir uns darauf, Fälle zu formalisieren, in denen Quantencomputer klassische Computer um Größenordnungen übertreffen“, sagte er.

Qiskit verbessert die Fehlerkontrolle mit C-API und dynamischen Schaltungen

Um diesen Vorstoß zu unterstützen, skaliert IBM seine Software. Der Qiskit-Stack unterstützt nun dynamische Schaltungsfunktionen, die die Ausgangsgenauigkeit bei Jobs mit über 100 Qubits um 24 % erhöhen.

Er unterstützt nun auch ein neues Ausführungsmodell über eine C-API, das es Entwicklern ermöglicht, sich in HPC-Umgebungen zu integrieren und diese zu nutzen, um die Kosten für die Fehlerkorrektur um mehr als das 100-fache zu senken.

IBM veröffentlicht außerdem eine C++-Schnittstelle für Qiskit, damit Nutzer Quantenworkloads in bestehenden High-Performance-Compute-Systemen ausführen können.

Das Unternehmen sagte, dass der Qiskit-Stack bis 2027 rechenintensive Bibliotheken hinzufügen wird, die sich auf maschinelles Lernen und Optimierung konzentrieren. Diese Tools werden dazu beitragen, Probleme in Physik und Chemie wie Differentialgleichungen und Hamilton-Simulationen zu lösen.

Das Unternehmen enthüllte auch, dass es parallel daran arbeitet, fehlertolerantes Quantencomputing aufzubauen. Sein neuer Loon-Prozessor, der ebenfalls während der Veranstaltung angekündigt wurde, enthält alle Komponenten, die benötigt werden, um eine effiziente, skalierbare Quantenfehlerkorrektur zu demonstrieren.

Er umfasst mehrschichtiges Routing, das Qubits über längere Entfernungen mit „c-Copplern“ verbindet, und ermöglicht Qubit-Resets zwischen Operationen auf demselben Chip.

Darüber hinaus bestätigte IBM, dass es Quantenfehler nun in weniger als 480 Nanosekunden mit qLDPC-Codes decodieren kann, die vollständig auf klassischer Hardware laufen. Diese ingenieurtechnische Leistung wurde ein volles Jahr vor dem Zeitplan erreicht.

Zusammen mit Loon legt es die Grundlage für die Skalierung von qLDPC auf schnellen, hochfidelity-Supraleiter-Qubitsystemen, denselben Qubits, die in IBM’s Hardware verwendet werden.

Die Produktion der Wafer für IBMs Quantenprozessoren wurde nun auf eine 300-mm-Fertigungsstätte im Albany NanoTech Complex in New York verlagert. Diese Verschiebung ermöglicht eine schnellere Chip-Iteration und mehr Komplexität.

IBM sagte, dass es die Entwicklungszeit bereits halbiert und die Komplexität seiner Quantenchips mit der neuen Ausrüstung verzehnfacht hat.

Es ist nun auch in der Lage, mehrere Prozessor-Designs gleichzeitig zu erforschen, was dazu beiträgt, sowohl die Nighthawk- als auch die Loon-Plattformen voranzubringen, so die offizielle Pressemitteilung.