IBM أعلنت Nighthawk r3، شريحتها الكمومية فائقة التوصيل القادمة، المصممة لتنفيذ 10,000 عملية بدقة على 520 كيوبت قابلة للبرمجة. تخطط المجموعة في عام 2027 لربط شريحتين من نوع r3 في نظام سعة 1,040 كيوبت.
الكيوبت، أو البت الكمومي، هو الوحدة الأساسية للحاسوب الكمومي. تعتمد عائلة Nighthawk على بنية تُسمى الشبكة المربعة: معظم الكيوبتات متصلة بأربعة جيران، مقارنة باثنين أو ثلاثة في التصميمات السابقة. وفقًا لـ IBM، تتيح هذه الربطية التعبير عن هياكل تشابك أكثر بعدد أقل من عمليات التقليب.
الشريحة قيد الإنتاج حاليًا، Nighthawk r2، تضم 120 كيوبت قابلًا للبرمجة، و218 مقترنًا، و120 عنصر إعادة ضبط، أي ما مجموعه 458 عنصرًا ماديًا. وهي متاحة عبر IBM Quantum Platform، في السحابة.
إعادة ضبط أسرع
وفقًا لـ IBM، كان العائق الرئيسي للمعالجات السابقة هو إعادة ضبط الكيوبتات. الطريقة المستخدمة على Heron، والتي تُسمى شرطية، تقيس الكيوبت ثم تقلبه إذا كان في الحالة المثارة. ومع ذلك، لا يمكنها تصحيح الكيوبتات « المتسربة »، مما يجعل الشريحة خاملة لمئات الميكروثوانٍ بين عمليتي تنفيذ.
يستبدل Nighthawk r2 هذا النهج بجهاز إعادة ضبط تبديدي مرتبط بكل كيوبت. مقترن قابل للتعديل يربط كل كيوبت ببيئة باردة عند الطلب. سينخفض وقت الاسترخاء الفعلي، المُشار إليه بـ T1، من حوالي 200 ميكروثانية إلى حوالي 25 نانوثانية، وسينخفض وقت الخمول بين عمليتي تنفيذ إلى 1 ميكروثانية. تعلن IBM عن النتيجة التالية: أكثر من 100,000 دارة في الثانية، مقارنة بحوالي 4,000 لـ Heron.
وفقًا لـ IBM، نفذ العملاء بالفعل 34 مليار دارة على Nighthawk r2. المكاسب التي أبلغ عنها الشركاء، والتي تقدمها IBM على أنها ذاتية الإبلاغ، تصل إلى 19 ضعف سرعة المعالجات السابقة. يذكر مزود الطاقة E.ON مكسبًا قدره 15 ضعفًا في التعلم الآلي الكمومي لتحسين شبكات الطاقة، ويذكر مختبر Oak Ridge National Laboratory مكسبًا قدره 12 ضعفًا في محاكاة المواد المغناطيسية. بالنسبة لـ Q-CTRL، انخفض وقت تنفيذ محاكاة فرميونية لـ 60 كيوبت من 4 دقائق و25 ثانية إلى 23 ثانية.
ربط الشرائح
الطريق إلى 1,040 كيوبت يمر عبر l-couplers، وهي وصلات بين الشرائح. ربطت IBM شريحتين من نوع Nighthawk r1 بأربعة من هذه الوصلات، كل منها تستخدم كبلًا طوله 80 سم. قد يصل نقل الحالة إلى 99.3%، بمتوسط 99%، بينما الهدف المعلن هو 99.9%. تشير IBM أيضًا إلى أنها ربطت وحدتين تبريد عميق، محققة أقل من 15 ملي كلفن في أقل من خمسة أيام.
يحتفظ Nighthawk r3 بالشبكة المربعة والعمليات السريعة لـ r2، مع 2,034 كيوبت مادي وعشرة وصلات من نوع l-couplers. ومع ذلك، يبقى تصميمًا وليس جهازًا تم تسليمه. يُقدم نظام الـ 1,040 كيوبت نفسه كمشروع لعام 2027.
