IBM kündigte während der 2025 Quantum Developer Conference am Mittwoch an, dass es erwartet, bis 2026 einen quantenmechanischen Vorteil zu erreichen, während es bis 2029 auf voll skalierbare fehlerresistente Quantencomputing abzielt.
Das Unternehmen bestätigte, dass sein Nighthawk-Prozessor, ein Chip mit bedeutenden architektonischen Upgrades, in diesem Jahr bei den Nutzern ankommen wird.
Jay Gambetta, der IBM Research als Direktor leitet und auch den Titel IBM Fellow trägt, sagte: „Wir glauben, dass IBM das einzige Unternehmen ist, das in der Lage ist, schnell Quanten-Software, -Hardware, -Fertigung und Fehlerkorrektur zu erfinden und zu skalieren, um transformative Anwendungen zu erschließen.“ Jay fügte hinzu, dass das Unternehmen heute mehrere wichtige Meilensteine auf seinem Fahrplan bekannt gibt.
Nighthawk, jetzt als IBMs fortschrittlichster Chip bekannt, wird mit 120 Qubits gebaut und verwendet 218 einstellbare Koppler, um jeden Qubit mit seinen vier nächsten Nachbarn zu verbinden. Das ist eine 20%ige Erhöhung der Koppleranzahl im Vergleich zum Heron-Prozessor, so eine offizielle Pressemitteilung von IBM.
IBM-Forscher hält den IBM Quantum Nighthawk-Chip (Credit: IBM)
Die neue Einrichtung ermöglicht es Forschern, 30% komplexere Schaltungen auszuführen, während die Fehlerquoten niedrig bleiben, eine entscheidende Anforderung, um bis zu 5.000 Zwei-Qubit-Gatter in einem einzigen Job auszuführen.
IBM zielt bis 2028 auf 15.000 Zwei-Qubit-Gatter ab
Die Lieferungen von Nighthawk werden vor Ende 2025 beginnen. Aber dieser Chip ist nur der Anfang. IBM plant, die Leistung weiter zu steigern. Bis Ende 2026 wird mit einer Kapazität von 7.500 Gattern gerechnet, die 2027 auf 10.000 und 2028 auf 15.000 steigen wird.
Diese zukünftigen Versionen werden mehr als 1.000 verbundene Qubits mit Langstrecken-Kopplern integrieren, ein System, das im letzten Jahr auf internen experimentellen Prozessoren getestet wurde.
Während es diese Pipeline aufbaut, drängt IBM auf eine gemeinschaftlich getriebene Validierung. Es wurde ein Tracker für quantenmäßige Vorteile gestartet, der mit Hilfe von Algorithmiq, dem Flatiron Institute und BlueQubit entwickelt wurde, um Fortschritte in Echtzeit zu messen und zu überprüfen.
Der Tracker umfasst bereits drei Experimente, die den quantenmäßigen Vorteil in der beobachtbaren Schätzung, variationalen Algorithmen und klassisch überprüfbaren Problemen testen.
IBM-Forscher hält 300mm IBM Quantum Nighthawk-Wafer (Credit: IBM)
Sabrina Maniscalco, die CEO und Mitbegründerin von Algorithmiq, sagte: „Das Modell, das wir entworfen haben, erkundet so komplexe Regime, dass es alle bisher getesteten modernen klassischen Methoden herausfordert.“
Sie sagte, die frühen Ergebnisse sehen vielversprechend aus, wobei das Flatiron Institute bestätigt, dass die Ergebnisse schwer auf klassischen Systemen zu simulieren sind.
Hayk Tepanyan, der Mitbegründer und CTO von BlueQubit, fügte hinzu, dass sein Team sich darauf konzentriert, Quantenarbeitslasten zu verfolgen, bei denen klassische Maschinen bereits anfangen, ins Hintertreffen zu geraten.
„Durch unsere Arbeit an gepiketen Schaltungen sind wir begeistert, Fälle zu formalisieren, in denen Quantencomputer beginnen, klassische Computer um Größenordnungen zu übertreffen“, sagte er.
Qiskit verbessert die Fehlerkontrolle mit C-API und dynamischen Schaltungen
Um diesen Vorstoß zu unterstützen, skaliert IBM seine Software. Der Qiskit-Stack unterstützt jetzt dynamische Schaltungsfunktionen, die die Ausgabegenauigkeit bei Aufgaben mit mehr als 100 Qubits um 24% erhöhen.
Es unterstützt jetzt auch ein neues Ausführungsmodell mit einer C-API, das Entwicklern ermöglicht, sich mit HPC-Umgebungen zu integrieren und diese zu nutzen, um die Kosten für die Fehlerkorrektur um mehr als 100 Mal zu senken.
IBM veröffentlicht auch eine C++-Schnittstelle für Qiskit, damit Benutzer Quantenarbeitslasten innerhalb bestehender Hochleistungsrechnersysteme ausführen können.
Das Unternehmen sagte, dass bis 2027 der Qiskit-Stack Rechenbibliotheken hinzufügen wird, die sich auf maschinelles Lernen und Optimierung konzentrieren. Diese Werkzeuge werden helfen, physikalische und chemische Probleme wie Differentialgleichungen und Hamiltonsche Simulationen zu adressieren.
Das Unternehmen gab auch bekannt, dass es aktiv auf fehlerresistente Quantencomputing auf einem parallelen Weg hinarbeitet. Sein neuer Loon-Prozessor, der ebenfalls während der Veranstaltung angekündigt wurde, enthält alle Komponenten, die benötigt werden, um effiziente, skalierbare Quantenfehlerkorrekturen zu demonstrieren.
IBM Quantum Loon-Chip (Credit: IBM)
Es umfasst Multi-Layer-Routing, das Qubits über längere Distanzen mit „c-Kopplern“ verbindet, und ermöglicht Qubit-Resets zwischen Operationen auf demselben Chip.
Um das noch zu toppen, bestätigte IBM, dass es jetzt Quantenfehler in weniger als 480 Nanosekunden mit qLDPC-Codes dekodieren kann, die vollständig auf klassischer Hardware betrieben werden. Dieser Ingenieurserfolg kam ein ganzes Jahr früher als geplant.
Zusammen mit Loon legt es die Grundlage für die Skalierung von qLDPC über schnelle, hochpräzise supraleitende Qubit-Systeme, die gleichen Qubits, die in aller IBM-Hardware verwendet werden.
Die Produktion von IBMs Quantenprozessor-Wafern hat jetzt auf eine 300-mm-Fertigungsanlage im Albany NanoTech-Komplex in New York umgeschaltet. Dieser Wechsel ermöglicht schnellere Chip-Iterationen und mehr Komplexität.
IBM sagte, es habe die Entwicklungszeit bereits halbiert und die Komplexität seiner Quantenchips mit der neuen Ausrüstung verzehnfacht.
Es ist jetzt auch in der Lage, mehrere Prozessorentwürfe gleichzeitig zu erkunden, was hilft, sowohl die Nighthawk- als auch die Loon-Plattformen gleichzeitig voranzutreiben, so die Pressemitteilung.
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