A IBM revelou duas novas unidades de processamento quântico (QPUs) projetadas para acelerar o caminho em direção à computação quântica prática. Esses desenvolvimentos incluem o processador Nighthawk de 120 qubits, que oferece um aumento de desempenho de 30% em relação aos modelos anteriores, e o processador Loon de 112 qubits, projetado como um modelo para computação quântica totalmente tolerante a falhas.
Dimensionando o desempenho com Nighthawk
O processador Nighthawk aprimora a conectividade qubit por meio de acopladores sintonizáveis aprimorados, permitindo que cada um de seus 120 qubits se conecte a quatro vizinhos. Essa arquitetura oferece suporte a cálculos quânticos que exigem até 5.000 portas de dois qubits – operações fundamentais em computação quântica. A IBM pretende escalar o Nighthawk para 7.500 e 10.000 portas até 2026 e 2027, respectivamente, com uma meta de longo prazo de 15.000 portas em um sistema de 1.000 qubit até 2028.
A busca pela tolerância a falhas com Loon
Embora a contagem de qubits seja importante, o verdadeiro desafio é mitigar os erros. O processador Loon concentra-se nisso, integrando todos os componentes de hardware necessários para a computação quântica tolerante a falhas. Isso significa que o processador foi projetado para autodetectar e corrigir erros em tempo real – um passo crucial para uma computação quântica confiável.
Por que a correção de erros é importante
Os computadores quânticos são inerentemente instáveis, com qubits sujeitos a erros. O processador Loon resolve isso incorporando tecnologias de correção quântica de erros (QEC). QEC não se trata de fabricar processadores maiores; trata-se de tornar processadores mais confiáveis. O chip Condor de 1.000 qubits da IBM, embora grande, era menos promissor do que seu equivalente Eagle de 127 qubits devido à menor taxa de erro deste último.
Novas Tecnologias nos Processadores
O CTO da IBM, Oliver Dial, destacou vários novos recursos nos processadores: conexões qubit de seis vias (permitindo que cada qubit se conecte a até seis vizinhos), camadas de roteamento aumentadas, acopladores mais longos e “reset gadgets” para retornar os qubits ao seu estado fundamental. Essas tecnologias estão sendo testadas juntas pela primeira vez no processador Loon de 112 qubits.
Design Modular e o Processador Kookaburra
A IBM também está desenvolvendo o processador Kookaburra, esperado para 2026. Este será o primeiro QPU com design modular, combinando operações lógicas com armazenamento em memória. O design modular permite sistemas quânticos mais escaláveis e confiáveis.
Acompanhamento da vantagem quântica
A IBM estabeleceu um rastreador de vantagem quântica para medir quando os computadores quânticos podem resolver problemas além das capacidades dos supercomputadores clássicos. O rastreador inclui três desafios iniciais: estimativas observáveis, problemas variacionais e problemas classicamente verificáveis.
Avanços na fabricação de wafers
A IBM também está fazendo a transição para a fabricação de wafers de 300 mm (12 polegadas). Este novo formato reduz pela metade o tempo de construção do processador e aumenta a complexidade do chip por um fator de dez. O processo envolve fatiar cilindros de silício em discos finos, projetar circuitos com software, gravar circuitos, depositar metais, tratar wafers e colocar/conectar chips em camadas.
Conclusão: Os mais recentes processadores quânticos da IBM, Nighthawk e Loon, representam passos significativos em direção à computação quântica prática. O foco no dimensionamento de desempenho e na correção de erros, combinado com os avanços na fabricação de wafers, posiciona a IBM como líder na corrida para alcançar vantagem quântica e construir computadores quânticos tolerantes a falhas até 2029
