IBM ожидает достичь квантового преимущества в 2026 году, когда чип Nighthawk достигнет пользователей в этом году

IBM объявила во время конференции разработчиков квантовых технологий 2025 года в среду, что ожидает достичь квантового преимущества к 2026 году, прицеливаясь на полномасштабное квантовое вычисление с коррекцией ошибок к 2029 году.

Компания подтвердила, что ее процессор Nighthawk, чип с крупными архитектурными улучшениями, начнет поступать к пользователям в этом году.

Джей Гамбетта, который является директором IBM Research и также носит звание IBM Fellow, сказал: «Мы считаем, что IBM — единственная компания, которая способна быстро изобретать и масштабировать квантовое программное обеспечение, оборудование, производство и коррекцию ошибок для раскрытия трансформирующих приложений». Джей добавил, что компания сегодня объявляет о нескольких критических вехах на своей дорожной карте.

Nighthawk, теперь раскрытый как самый продвинутый чип IBM, построен на основе 120 кубитов и использует 218 настраиваемых связующих элементов для соединения каждого кубита с его четырьмя ближайшими соседями. Это на 20% больше связующих элементов по сравнению с процессором Heron, согласно официальному пресс-релизу, выпущенному IBM.

Новая настройка позволяет исследователям запускать на 30% более сложные схемы, сохраняя низкие уровни ошибок, что является критически важным требованием для выполнения до 5000 двухкубитных вентилей в одной задаче.

IBM нацеливается на 15,000 двухкубитных вентилей к 2028

Поставки Nighthawk начнутся до конца 2025 года. Но этот чип — только начало. IBM планирует еще больше повысить производительность. К концу 2026 года она ожидает увеличить мощность до 7500 вентилей, до 10 000 в 2027 году и до 15 000 в 2028 году.

Эти будущие версии будут интегрировать более 1000 связанных кубитов с использованием связующих элементов дальнего действия, система которых была протестирована в прошлом году на внутренних экспериментальных процессорах.

Разрабатывая этот конвейер, IBM продвигает валидацию, движимую сообществом. Она запустила трекер квантового преимущества, разработанный при помощи Algorithmiq, Института Флэтинтона и BlueQubit, для измерения и проверки прогресса в реальном времени.

Трекер уже включает три эксперимента, тестирующих квантовое преимущество в оценивании наблюдаемых, вариационных алгоритмах и классически проверяемых задачах.

Сабрина Манискалко, генеральный директор и соучредитель Algorithmiq, сказала: «Модель, которую мы разработали, исследует режимы настолько сложные, что они бросают вызов всем современным классическим методам, протестированным до сих пор».

Она отметила, что ранние результаты выглядят многообещающе, а Институт Флэтэра подтвердил, что эти результаты трудно смоделировать на классических системах.

Хайк Тепанян, сооснователь и технический директор BlueQubit, добавил, что его команда сосредоточена на отслеживании квантовых рабочих нагрузок, где классические машины уже начинают отставать.

"Благодаря нашей работе с пиковыми схемами мы рады помочь формализовать случаи, когда квантовые компьютеры начинают превосходить классические на несколько порядков", — сказал он.

Qiskit усиливает контроль ошибок с помощью C-API и динамических контуров

Чтобы поддержать этот шаг, IBM масштабирует свое программное обеспечение. Стек Qiskit теперь поддерживает возможности динамических контуров, которые повышают точность вывода на 24% в задачах, включающих более 100 кубитов.

Теперь он также поддерживает новую модель выполнения с использованием C-API, позволяя разработчикам интегрироваться со средами высокопроизводительных вычислений (HPC) и использовать их для снижения затрат на коррекцию ошибок более чем в 100 раз.

IBM также выпускает интерфейс C++ для Qiskit, чтобы пользователи могли запускать квантовые рабочие нагрузки внутри существующих систем высокопроизводительных вычислений.

Компания заявила, что к 2027 году в стек Qiskit будут добавлены библиотеки вычислений, ориентированные на машинное обучение и оптимизацию. Эти инструменты помогут решать проблемы физики и химии, такие как дифференциальные уравнения и моделирование гамильтонианов.

Компания также раскрыла, что активно работает над квантовыми вычислениями с отказоустойчивостью по параллельному направлению. Ее новый процессор Loon, также анонсированный во время мероприятия, включает все компоненты, необходимые для демонстрации эффективной и масштабируемой коррекции квантовых ошибок.

Он включает многоуровневую маршрутизацию, которая связывает кубиты на больших расстояниях с помощью «c-куплеров», и позволяет сбрасывать кубиты между операциями на одном и том же чипе.

Для завершения картины IBM подтвердила, что теперь может декодировать квантовые ошибки менее чем за 480 наносекунд, используя коды qLDPC, работающие исключительно на классическом оборудовании. Это инженерное достижение было достигнуто на целый год раньше срока.

Вместе с Loon она закладывает основу для масштабирования qLDPC на быстрых системах сверхпроводящих кубитов с высокой точностью, тех же кубитов, которые используются во всем оборудовании IBM.

Производство квантовых процессорных пластин IBM теперь перенесено в производственный комплекс Albany NanoTech Complex в Нью-Йорке, работающий по технологии 300 мм. Этот переход позволяет ускорить итерации чипов и повысить их сложность.

IBM заявила, что уже сократила время разработки вдвое и увеличила сложность своих квантовых чипов в десять раз благодаря новому оборудованию.

Теперь она также может одновременно исследовать несколько дизайнов процессоров, помогая продвигать платформы Nighthawk и Loon одновременно, согласно пресс-релизу.