Der IT-Riese IBM stellt mit "Quantum Nighthawk" einen neuen Quantenprozessor vor, der mit einer Architektur entwickelt wurde, die leistungsstarke Quantensoftware ergänzt, um im nächsten Jahr Quantum Advantage zu erzielen: den Punkt, an dem ein Quantencomputer ein Problem besser lösen kann als alle rein klassischen Methoden.
IBM Quantum Nighthawk soll voraussichtlich bis Ende 2025 an IBM Nutzer ausgeliefert werden und wartet mit folgenden Eckdaten auf:
-- 120 Qubits sind mit 218 abstimmbaren Kopplern der nächsten Generation mit ihren vier nächsten Nachbarn in einem quadratischen Gitter verbunden – eine Steigerung von über 20 Prozent mehr Kopplern im Vergleich zu IBM Quantum Heron.
-- Diese verbesserte Qubit-Konnektivität soll es Nutzern ermöglichen, Schaltkreise mit 30 Prozent mehr Komplexität im Vergleich zum Vorgängerprozessor von IBM bei gleichzeitig niedrigen Fehlerraten präzise auszuführen.
-- Dank dieser Architektur sollen Nutzer rechenintensivere Probleme untersuchen können, die bis zu 5.000 Zwei-Qubit-Gatter erfordern, die fundamentalen Verschränkungsoperationen, die für das Quantencomputing von entscheidender Bedeutung sind.
IBM geht davon aus, dass zukünftige Iterationen von IBM Quantum Nighthawk bis Ende 2026 bis zu 7.500 Gatter und im Jahr 2027 bis zu 10.000 Gatter liefern werden. Bis 2028 könnten Nighthawk-basierte Systeme bis zu 15.000 Zwei-Qubit-Gatter unterstützen, die durch 1.000 oder mehr verbundene Qubits aktiviert werden, welche über Langstreckenkoppler erweitert sind, die erstmals im vergangenen Jahr auf experimentellen IBM Prozessoren demonstriert wurden.
IBM erwartet, dass die ersten Fälle eines nachgewiesenen Quantum Advantage bis Ende 2026 vom Grossteil der Community bestätigt werden. Um deren konsequente Validierung zu fördern und die besten quantenmechanischen und klassischen Ansätze voranzutreiben, tragen IBM, Algorithmiq, Forscher am Flatiron Institute und Bluequbit neue Ergebnisse zu einem offenen, von der Community geleiteten Quantum Advantage Tracker bei, der systematisch aufkommende Demonstrationen von Advantage überwacht und verifiziert.
Heute unterstützt der Community Tracker drei Experimente zu Quantum Advantage in den Bereichen überwachbare Schätzung, Variationsprobleme und Probleme mit effizienter klassischer Verifizierung. IBM ermutigt die Community, zum Tracker beizutragen und einen Austausch mit den besten klassischen Methoden voranzutreiben.
"Das von uns entworfene Modell erforscht Systeme, die so komplex sind, dass es alle bisher getesteten klassischen Methoden in Frage stellt", sagte Sabrina Maniscalco, CEO und Mitbegründerin von Algorithmiq. "Wir sehen vielversprechende Versuchsergebnisse, und unabhängige Simulationen von Forschern am Flatiron Institute bestätigen seine klassische Härte."
Um einen verifizierten Quantum Advantage auf bahnbrechender Quantenhardware zu erreichen, müssen Entwickler in der Lage sein, ihre Schaltkreise in höchstem Grad zu kontrollieren und leistungsstarke klassische Computer (HPC) zu nutzen, um die bei der Berechnung auftretenden Fehler zu mindern.
Qiskit ist der weltweit leistungsstärkste Quanten-Software-Stack und wurde von IBM entwickelt. Er bietet Entwicklern jetzt mehr Kontrolle als je zuvor, indem es die dynamischen Schaltkreisfähigkeiten skaliert, die eine 24-prozentige Steigerung der Genauigkeit bei der Skalierung von über 100 Qubits ermöglichen. IBM erweitert Qiskit ausserdem um ein neues Ausführungsmodell, das eine fein abgestimmte Steuerung und eine C-API ermöglicht. Dadurch werden HPC-beschleunigte Fehlerkorrektur-Funktionen freigeschaltet, die die Kosten für die Extraktion präziser Ergebnisse um mehr als das Hundertfache reduzieren.
Da Quantencomputer ausreifen werden, erweitert sich die globale Quanten-Community auf HPC- und wissenschaftliche Communitys. IBM liefert eine C++-Schnittstelle zu Qiskit, unterstützt durch eine C-API, um Benutzern das quantennative Programmieren in bestehenden HPC-Umgebungen zu ermöglichen.
