IBM anuncia Quantum Nighthawk r3, um processador capaz de suportar 10 000 operações quânticas em 520 qubits programáveis

IBM anuncia Quantum Nighthawk r3, um processador capaz de suportar 10 000 operações quânticas em 520 qubits programáveis
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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.

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