IBM anunciou Nighthawk r3, o seu próximo chip quântico supercondutor, concebido para executar 10 000 operações com precisão em 520 qubits programáveis. O grupo prevê para 2027 ligar dois chips r3 num sistema de 1 040 qubits.
- A IBM anuncia o Nighthawk r3, capaz de executar 10 000 operações com precisão em 520 qubits.
- Prevê ligar dois chips r3 num sistema de 1 040 qubits em 2027.
- O Nighthawk r2 reduz o tempo de redefinição e atinge mais de 100 000 circuitos por segundo.
- O r3 continua a ser uma conceção, e os l-couplers ligam os chips, mas ainda não estão prontos.
Um qubit, ou bit quântico, é a unidade básica de um computador quântico. A família Nighthawk baseia-se numa arquitetura designada de rede quadrada: a maioria dos qubits está ligada a quatro vizinhos, contra dois ou três nas conceções anteriores. Segundo a IBM, esta conectividade permite expressar mais estruturas de emaranhamento com menos operações de permutação.
O chip atualmente em produção, Nighthawk r2, tem 120 qubits programáveis, 218 acopladores e 120 elementos de redefinição, ou seja, 458 elementos físicos no total. Está acessível através da IBM Quantum Platform, na cloud.
Uma redefinição mais rápida
Segundo a IBM, o principal entrave dos processadores anteriores era a redefinição dos qubits. O método utilizado no Heron, designado condicional, mede o qubit e depois inverte-o se este se encontrar no estado excitado. No entanto, não permite corrigir os qubits « fugitivos », pelo que o chip permanece inativo durante várias centenas de microssegundos entre duas execuções.
O Nighthawk r2 substitui esta abordagem por um dispositivo de redefinição dissipativa associado a cada qubit. Um acoplador ajustável liga cada qubit a um ambiente frio a pedido. O tempo de relaxação efetivo, designado T1, passaria assim de cerca de 200 microssegundos para cerca de 25 nanossegundos, e o tempo de inatividade entre duas execuções cairia até 1 microssegundo. A IBM anuncia o seguinte resultado: mais de 100 000 circuitos por segundo, contra cerca de 4 000 para o Heron.
Segundo a IBM, os clientes já executaram 34 mil milhões de circuitos no Nighthawk r2. Os ganhos reportados pelos parceiros, que a IBM apresenta como auto-declarados, chegam a ser 19 vezes superiores à velocidade dos processadores anteriores. O fornecedor de energia E.ON cita um ganho de 15 vezes em aprendizagem automática quântica para a otimização de redes elétricas, e o laboratório Oak Ridge National Laboratory de 12 vezes numa simulação de materiais magnéticos. Para a Q-CTRL, uma simulação fermiônica a 60 qubits viu o seu tempo de execução passar de 4 minutos e 25 segundos para 23 segundos.
Ligar os chips
O caminho para os 1 040 qubits passa pelos l-couplers, interconexões entre chips. A IBM ligou dois chips Nighthawk r1 com quatro destas ligações, cada uma utilizando um cabo de 80 cm. A transferência de estado atingiria até 99,3 %, com uma média de 99 %, enquanto o objetivo declarado é de 99,9 %. A IBM indica ainda ter ligado dois módulos criogénicos, atingindo menos de 15 milikelvins em menos de cinco dias.
O Nighthawk r3 mantém a rede quadrada e as operações rápidas do r2, com 2 034 qubits físicos e dez l-couplers. Continua, no entanto, a ser uma conceção e não um hardware entregue. O sistema de 1 040 qubits, por sua vez, é apresentado como um projeto para 2027.
