Компанія IBM представила третю версію свого квантового процесора Nighthawk r3, яка потроїла кількість програмованих кубітів порівняно з попередником та заклала архітектурні підвалини для створення першого у своєму роді двостійкового квантового суперкомп'ютера. Про це стало відомо 11 листопада 2026 року. Новинка не просто нарощує обчислювальну ємність: вона впроваджує десять міжчипових з'єднань l-couplers, які дозволяють об'єднувати окремі процесори в єдину систему, та зберігає фірмову схему швидкого скидання кубітів, що стала однією з ключових переваг платформи Nighthawk.

Потрійне збільшення кубітів та нова архітектура

Процесор Nighthawk r3 розрахований на виконання до 10 000 квантових операцій з використанням 520 програмованих кубітів. Загальна кількість фізичних кубітів на чипі становить 2034. Архітектура зберігає з'єднання кубітів за квадратними ґратами, проте вперше передбачає десять міжчипових з'єднань l-couplers. Ці елементи призначені для передачі квантових станів між окремими процесорами та об'єднання кількох чипів в єдину обчислювальну систему. Для порівняння: попередня версія Nighthawk r2, що стала доступною у вересні 2026 року, забезпечувала виконання квантових схем із понад 7500 операціями на 120 програмованих кубітах, а оригінальний Nighthawk r1 був анонсований у листопаді 2025 року.

Швидке скидання кубітів — ключ до точності результату

Одним із проривних рішень, реалізованих ще у версії r2 та успадкованих у r3, стала схема швидкого скидання кубітів (high-speed qubit reset). Якщо для отримання нової вибірки процесору Nighthawk r1 на скидання кубітів було потрібно 250 мкс, то у r2 та r3 цей проміжок скорочено до приблизно 1 мкс. Оскільки квантові обчислення побудовані на статистичному аналізі вибірок, скорочення часу між послідовними запусками схем безпосередньо підвищує точність результату: що більше запусків та вимірювань можна виконати за одиницю часу, то достовірнішим є підсумковий висновок. За даними IBM, замовники та партнери компанії вже виконали на r2 понад 34 млрд квантових схем, отримавши прискорення до 19 разів щодо попередніх процесорів компанії.

Міжчипові з'єднання та шлях до масштабованості

IBM вже продемонструвала передачу квантового стану між процесорами Nighthawk r1 через чотири з'єднання l-couplers із точністю 99,3 %. Наступна мета компанії — довести цей показник до 99,9 %, про що повідомлялося кілька тижнів тому. Десять міжчипових з'єднань у r3 створюють необхідну інфраструктуру для масштабування: саме через них окремі стійки об'єднуватимуться в єдину систему. В IBM наголошують, що перешкод для створення та запуску двостійкового кластера більше немає.

Кріогенна інфраструктура та плани на 2027 рік

У 2027 році IBM має намір об'єднати два процесори Nighthawk r3 в одну систему з 1040 програмованими кубітами — перший у своєму роді квантовий суперкомп'ютер. Кріогенна інфраструктура для такого масштабування вже випробувана: компанія показала об'єднання двох кріогенних модулів в єдину систему, яка досягла робочої температури нижче 15 мК менш ніж за п'ять днів. Це критично важливий параметр, оскільки квантові процесори функціонують лише за умов наднизьких температур, близьких до абсолютного нуля.

Інтеграція з класичними HPC-системами

Паралельно з розвитком квантового «заліза» IBM посилює інтеграцію квантових процесорів із класичними високопродуктивними обчислювальними системами (HPC). Така комбінація необхідна для обробки результатів вимірювань, придушення помилок та реалізації алгоритмів корекції квантових помилок. Нещодавно IBM спільно з Національною лабораторією Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory) та AMD запустила нову платформу для квантової корекції помилок, яка фізично об'єднує процесори Nighthawk із системою високопродуктивних обчислень Umbra від ORNL, що працює на графічних процесорах AMD Instinct MI355X та процесорах AMD Epyc п'ятого покоління. В IBM зазначають, що в міру ускладнення квантових обчислювальних платформ ставатиме складнішою і їхня класична обв'язка.

Практичні результати для клієнтів

Клієнти IBM вже фіксують обнадійливі результати подібної інтеграції. Наприклад, використовуючи нове середовище, клініка Клівленда та RIKEN автоматично обробили 608 млн зразків для моделювання біологічно значущих структур, що у 33 рази швидше, ніж під час використання неавтоматизованого робочого процесу. Енергетичний концерн E.ON повідомив про прискорення у 15 разів при використанні квантового машинного навчання для оптимізації енергетичних мереж. В інших випадках прискорення розрахунків було як більшим, так і меншим, що, за оцінкою IBM, не применшує переваг новинок, а дає надію на прорив у багатьох галузях науки і техніки.