Компания IBM представила третью версию своего квантового процессора Nighthawk r3, которая утроила количество программируемых кубитов по сравнению с предшественником и заложила архитектурные основы для создания первого в своём роде двухстоечного квантового суперкомпьютера. Об этом стало известно 11 ноября 2026 года. Новинка не просто наращивает вычислительную ёмкость: она вводит десять межчиповых соединений l-couplers, которые позволяют объединять отдельные процессоры в единую систему, и сохраняет фирменную схему быстрого сброса кубитов, ставшую одним из ключевых преимуществ платформы Nighthawk.

Тройное увеличение кубитов и новая архитектура

Процессор Nighthawk r3 рассчитан на выполнение до 10 000 квантовых операций с использованием 520 программируемых кубитов. Общее количество физических кубитов на чипе составляет 2034. Архитектура сохраняет соединение кубитов по квадратной решётке, однако впервые предусматривает десять межчиповых соединений l-couplers. Эти элементы предназначены для передачи квантовых состояний между отдельными процессорами и объединения нескольких чипов в единую вычислительную систему. Для сравнения: предшествующая версия Nighthawk r2, ставшая доступна в сентябре 2026 года, обеспечивала выполнение квантовых схем с более чем 7500 операциями на 120 программируемых кубитах, а оригинальный Nighthawk r1 был анонсирован в ноябре 2025 года.

Быстрый сброс кубитов — ключ к точности результата

Одним из прорывных решений, реализованных ещё в версии r2 и унаследованных в r3, стала схема быстрого сброса кубитов (high-speed qubit reset). Если для получения новой выборки процессору Nighthawk r1 на сброс кубитов требовалось 250 мкс, то у r2 и r3 этот промежуток сокращён до примерно 1 мкс. Поскольку квантовые вычисления построены на статистическом анализе выборок, сокращение времени между последовательными запусками схем напрямую повышает точность результата: чем больше запусков и измерений можно выполнить за единицу времени, тем достовернее итоговый вывод. По данным IBM, заказчики и партнёры компании уже выполнили на r2 более 34 млрд квантовых схем, получив ускорение до 19 раз относительно предыдущих процессоров компании.

Межчиповые соединения и путь к масштабируемости

IBM уже продемонстрировала передачу квантового состояния между процессорами Nighthawk r1 через четыре соединения l-couplers с точностью 99,3 %. Следующая цель компании — довести этот показатель до 99,9 %, о чём сообщалось пару недель назад. Десять межчиповых соединений в r3 создают необходимую инфраструктуру для масштабирования: именно через них отдельные стойки будут объединяться в единую систему. В IBM подчёркивают, что препятствий для создания и запуска двухстоечного кластера больше нет.

Криогенная инфраструктура и планы на 2027 год

В 2027 году IBM намерена объединить два процессора Nighthawk r3 в одну систему с 1040 программируемыми кубитами — первый в своём роде квантовый суперкомпьютер. Криогенная инфраструктура для такого масштабирования уже испытана: компания показала объединение двух криогенных модулей в единую систему, которая достигла рабочей температуры ниже 15 мК менее чем за пять дней. Это критически важный параметр, поскольку квантовые процессоры функционируют только в условиях сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю.

Интеграция с классическими HPC-системами

Параллельно с развитием квантового «железа» IBM усиливает интеграцию квантовых процессоров с классическими высокопроизводительными вычислительными системами (HPC). Такая комбинация необходима для обработки результатов измерений, подавления ошибок и реализации алгоритмов коррекции квантовых ошибок. Недавно IBM совместно с Национальной лабораторией Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory) и AMD запустила новую платформу для квантовой коррекции ошибок, которая физически объединяет процессоры Nighthawk с системой высокопроизводительных вычислений Umbra от ORNL, работающей на графических процессорах AMD Instinct MI355X и процессорах AMD Epyc пятого поколения. В IBM отмечают, что по мере усложнения квантовых вычислительных платформ будет становиться сложнее и их классическая обвязка.

Практические результаты для клиентов

Клиенты IBM уже фиксируют многообещающие результаты подобной интеграции. Например, используя новую среду, клиника Кливленда и RIKEN автоматически обработали 608 млн образцов для моделирования биологически значимых структур, что в 33 раза быстрее, чем при использовании неавтоматизированного рабочего процесса. Энергетический концерн E.ON сообщил об ускорении в 15 раз при использовании квантового машинного обучения для оптимизации энергетических сетей. В других случаях ускорение расчётов было как больше, так и меньше, что, по оценке IBM, не умаляет достоинств новинок, а даёт надежду на прорыв во многих областях науки и техники.