IBM Quantum Nighthawk r3: план по достижению 1000 кубитов через объединение чипов
IBM представила архитектуру Quantum Nighthawk r3 — следующее поколение своих квантовых процессоров. Главная цель разработчиков — не просто наращивание количества кубитов, а решение проблемы их масштабирования через объединение нескольких чипов в единую систему. Согласно планам компании, к 2027 году два таких процессора будут соединены в систему, способную работать с 1040 программируемыми кубитами.
Архитектура Nighthawk r3 базируется на сверхпроводящих кубитах, функционирующих при температурах, близких к абсолютному нулю. Ключевым фактором развития технологии стала модернизация производства: еще в 2025 году IBM объявила о переходе на 300-мм пластины (wafer) в комплексе Albany NanoTech в Нью-Йорке. По заявлениям компании, использование таких пластин позволило сократить время разработки новых процессоров как минимум вдвое, при этом структурная сложность чипов увеличилась в десять раз.
Процесс производства сочетает автоматизированные операции на 300-мм пластинах со специализированными этапами, где до сих пор применяются 200-мм заготовки. Это необходимо для таких задач, как структурирование сверхпроводящих цепей, нанесение металлических слоев и создание межкомпонентных соединений. Итогом становится трехмерная компоновка, в которой несколько чипов объединяются в единую структуру.
Сравнение поколений и возможности Nighthawk r3
Если рассматривать технические характеристики, то Nighthawk r3 должен включать 2034 физических кубита, из которых 520 будут программируемыми. Для сравнения, текущее поколение Nighthawk r2 обладает 458 физическими и 120 программируемыми кубитами. IBM сохраняет решетчатую топологию расположения кубитов, которая обеспечивает прямое взаимодействие между соседними элементами.
Важнейшим технологическим новшеством стали десять соединителей L-Coupler, предназначенных для передачи квантовых состояний между отдельными чипами. IBM уже тестировала эту технологию на двух процессорах Nighthawk r1 с четырьмя соединениями: средняя точность передачи составила 99%. В долгосрочной перспективе компания стремится достичь показателя в 99,9%.
Производительность и долгосрочные перспективы
Текущий Nighthawk r2 уже демонстрирует возможности выполнения квантовых схем, содержащих более 7500 двухкубитных операций, и обеспечивает пропускную способность до 100 000 измерений в секунду. Nighthawk r3 призван расширить эти возможности и заложить фундамент для создания масштабных систем из нескольких чипов. Ожидается, что наработки этой архитектуры лягут в основу квантовых компьютеров серии IBM Quantum Starling, запланированных на 2029 год. Основной вызов для IBM заключается не только в количестве кубитов, но и в обеспечении их надежного производства, контроля и стабильности соединений при масштабировании.
Гика
