Новый стандарт производительности: Nighthawk r3
IBM анонсировала процессор четвертого поколения архитектуры Nighthawk — версию r3. В отличие от предшественников, новый чип спроектирован для решения более сложных задач без потери скорости. Ключевые характеристики:
- 520 программируемых кубитов (2 034 физических кубита).
- 10 000 квантовых операций за цикл вычислений.
- Сохранение высокой скорости и качества, характерных для текущего поколения Nighthawk.
Главная инновация r3 — внедрение 10 межчиповых соединений (l-couplers). Это позволяет объединять несколько процессоров в единую систему, что является критическим шагом к масштабированию квантовых вычислений.
Сравнение поколений: от Heron к Nighthawk
Эволюция архитектуры IBM демонстрирует резкий рост производительности. Ниже приведено сравнение ключевых метрик текущего поколения (r2) и нового (r3), а также предыдущего Heron для контекста:
| Параметр | IBM Heron | Nighthawk r2 | Nighthawk r3 |
|---|---|---|---|
| Количество кубитов | ~133 | 120 | 520 (программируемых) |
| Квантовых операций | ~7 500 | >7 500 | 10 000 |
| Скорость (образцы/сек) | Информация недостаточна | до 100 000 | Сохранена высокая скорость |
| Особенности | Базовая архитектура | Быстрый сброс кубитов | 10 l-couplers для масштабирования |
Практическая польза: ускорение до 19x
Архитектура Nighthawk уже приносит измеримую пользу бизнесу. Партнеры IBM, включая E.ON, Algorithmiq и Q-CTRL, выполнили 34 миллиарда квантовых контуров на процессоре r2. Результаты впечатляют:
- E.ON: ускорение квантового машинного обучения для оптимизации энергосетей в 15 раз по сравнению с Heron.
- IBM и Oak Ridge National Lab: симуляция магнитных материалов ускорена в 12 раз, результаты совпали с экспериментами по нейтронному рассеянию.
- Algorithmiq: симуляция гетерогенных квантовых материалов выполняется в 8 раз быстрее, чем на Heron, при этом сложность задачи для классических компьютеров возросла в 240 раз (по памяти).
План масштабирования: 1 000+ кубитов к 2027 году
IBM подтвердила дорожную карту интеграции. В 2027 году компания планирует соединить два процессора Nighthawk r3 в единую систему, что даст более 1 000 кубитов (конкретно — 1 040 кубитов). Для этого уже достигнуты важные технические вехи:
- Передача квантового состояния между чипами с точностью 99,3% (цель — 99,9%).
- Первое успешное соединение двух криогенных модулей в единую систему с охлаждением ниже 15 милликельвинов за 5 дней.
Интеграция с классическими вычислениями
Квантовые вычисления не работают в вакууме. IBM интегрировала Nighthawk с высокопроизводительными классическими системами (HPC) через платформу IBM Quantum Platform. В рамках совместного проекта с Oak Ridge National Laboratory и AMD процессор Nighthawk физически размещен рядом с суперкомпьютером Umbra на базе GPU AMD Instinct MI355X и CPU 5-го поколения EPYC. Это позволяет автоматизировать обработку ошибок и ускорять рабочие процессы: например, симуляция биологических структур стала в 33 раза быстрее благодаря автоматизации потоков данных.
Источник: TechPowerUp ↗