IBM heeft twee nieuwe quantum processing units (QPU’s) onthuld die zijn ontworpen om het pad naar praktische quantum computing te versnellen. Deze ontwikkelingen omvatten de 120-qubit Nighthawk -processor, die een prestatieverbetering van 30% biedt ten opzichte van eerdere modellen, en de 112-qubit Loon -processor, ontworpen als blauwdruk voor volledig fouttolerante kwantumberekeningen.
Prestaties opschalen met Nighthawk
De Nighthawk -processor verbetert de qubit-connectiviteit via verbeterde afstembare koppelingen, waardoor elk van de 120 qubits verbinding kan maken met vier buren. Deze architectuur ondersteunt kwantumberekeningen waarvoor tot 5.000 poorten van twee qubit nodig zijn: fundamentele bewerkingen in kwantumcomputing. IBM streeft ernaar Nighthawk op te schalen naar respectievelijk 7.500 en 10.000 poorten in 2026 en 2027, met een langetermijndoelstelling van 15.000 poorten op een systeem van 1.000 qubit in 2028.
Het streven naar fouttolerantie met Loon
Hoewel het aantal qubits belangrijk is, ligt de echte uitdaging in het beperken van fouten. De Loon -processor richt zich hierop door alle hardwarecomponenten te integreren die nodig zijn voor fouttolerante quantum computing. Dit betekent dat de processor is ontworpen om fouten in realtime zelf te detecteren en te corrigeren – een cruciale stap op weg naar betrouwbare kwantumberekeningen.
Waarom foutcorrectie belangrijk is
Kwantumcomputers zijn inherent onstabiel, waarbij qubits gevoelig zijn voor fouten. De Loon -processor pakt dit aan door quantum error correction (QEC)-technologieën te integreren. QEC gaat niet over het maken van grotere processors; het gaat over het maken van betrouwbaardere processors. De 1.000-qubit Condor -chip van IBM was weliswaar groot, maar minder veelbelovend dan zijn 127-qubit Eagle -tegenhanger vanwege het lagere foutenpercentage van laatstgenoemde.
Nieuwe technologieën in de processors
IBM’s CTO, Oliver Dial, benadrukte verschillende nieuwe functies in de processors: zesweg-qubit-verbindingen (waardoor elke qubit verbinding kan maken met maximaal zes buren), verhoogde routeringslagen, langere koppelingen en ‘reset-gadgets’ om qubits terug te brengen naar hun grondstatus. Deze technologieën worden voor het eerst samen getest op de 112-qubit Loon -processor.
Modulair ontwerp en de Kookaburra-processor
IBM ontwikkelt ook de Kookaburra -processor, die in 2026 wordt verwacht. Dit zal de eerste modulair ontworpen QPU zijn, die logische bewerkingen combineert met geheugenopslag. Het modulaire ontwerp zorgt voor meer schaalbare en betrouwbare kwantumsystemen.
Kwantumvoordeel volgen
IBM heeft een kwantumvoordeeltracker ontwikkeld om te meten wanneer kwantumcomputers problemen kunnen oplossen die verder gaan dan de mogelijkheden van klassieke supercomputers. De tracker omvat drie initiële uitdagingen: waarneembare schattingen, variatieproblemen en klassiek verifieerbare problemen.
Vooruitgang in de productie van wafels
IBM stapt ook over op de productie van wafers van 300 mm (12 inch). Dit nieuwe formaat halveert de bouwtijd van de processor en verhoogt de chipcomplexiteit met een factor tien. Het proces omvat het snijden van siliciumcilinders in dunne schijven, het ontwerpen van circuits met software, het etsen van circuits, het afzetten van metalen, het behandelen van wafers en het in lagen aanbrengen/verbinden van chips.
Conclusie: IBM’s nieuwste kwantumprocessors, Nighthawk en Loon, vertegenwoordigen belangrijke stappen in de richting van praktische kwantumcomputers. De focus op zowel prestatieschaling als foutcorrectie, gecombineerd met vooruitgang in de productie van wafers, positioneert IBM als leider in de race om kwantumvoordeel te behalen en tegen 2029 fouttolerante kwantumcomputers te bouwen
