IBM heeft vandaag zijn quantumprocessors van de volgende generatie onthuld, waardoor de tijdlijn voor het bouwen van een bruikbare quantumcomputer wordt versneld.
Tijdens het jaarlijkse ontwikkelaarsevenement op dinsdag debuteerde het bedrijf met de 120-qubit Nighthawk-processor, gebouwd om complexere problemen op te lossen. Het onthulde ook de experimentele Loon-chip, een belangrijke stap in de richting van foutbestendige systemen.
Deze hardwarewinsten, plus nieuwe vooruitgang op het gebied van foutcorrectie, houden IBM op koers voor een’kwantumvoordeel’in 2026 en een fouttolerante machine in 2029. Het nieuws verhevigt de kwantumrace, na een recente grote doorbraak van rivaal Google.
Nighthawk en Loon: een tweeledige sprong in processorontwerp
Met zijn nieuwste hardware gokt IBM erop dat ingewikkelde connectiviteit en robuuste foutcorrectie de ruwe qubit-aantallen van rivalen zullen overtreffen. IBM heeft twee verschillende processors onthuld, die elk een ander deel van de kwantumuitdaging aanpakken.
Ten eerste de IBM Quantum Nighthawk is ontworpen om binnen de komende twee jaar een kwantumvoordeel te behalen. Naar verwachting tegen eind 2025 zal het 120 qubits bevatten die met elkaar zijn verbonden door 218 afstembare koppelingen van de volgende generatie.
IBM Nighthawk Quantum Processor (Bron: IBM)
Volgens IBM zal deze architectuur gebruikers in staat stellen circuits te gebruiken met 30 procent meer complexiteit dan de huidige Heron-processor, terwijl de foutpercentages laag blijven.
IBM heeft ook een ambitieus prestatie-roadmap opgesteld voor op Nighthawk gebaseerde systemen, gericht op de mogelijkheid om tot 7.500 twee-qubit-poorten te verwerken in 2026 en 15.000 in 2028.
Terwijl Nighthawk de grenzen verlegt van bruikbaarheid op de korte termijn, legt de experimentele Loon-processor de basis voor de toekomst van fouttolerant computergebruik.
Loon introduceert een nieuwe architectuur waarbij elke qubit verbinding maakt met zes andere, ook verticaal, een mogelijkheid die geen enkele andere supergeleidende kwantumcomputer kent. heeft aangetoond. Een dergelijke dichte, driedimensionale connectiviteit is van cruciaal belang voor het implementeren van de efficiënte foutcorrectiecodes die nodig zijn voor echt schaalbare machines.
IBM Loon Quantum Processor (Bron: IBM)
Jarenlang vroegen sommige onderzoekers zich af of dergelijke complexe verbindingen haalbaar waren. Jay Gambetta van IBM merkte het scepticisme op en verklaarde tegen New Scientist dat het was alsof mensen zeiden:’Je bevindt je in een theorieland, dat kun je niet beseffen.’En [nu] gaan we laten zien dat [aan be] wrong.”
De routekaart versnellen: foutcorrectie en fabricage op industriële schaal
Onder de processoraankondigingen ligt een cruciale productiemijlpaal. IBM heeft zijn primaire productie van kwantumwafels verplaatst naar een geavanceerde 300 mm-fabricagefaciliteit in het Albany NanoTech Complex.
De overstap naar industriestandaard gereedschappen heeft de snelheid van zijn R&D-cycli al verdubbeld. Het maakt complexere chipontwerpen mogelijk en signaleert een verschuiving van gespecialiseerd laboratoriumwerk naar productie op industriële schaal, een belangrijke stap voor het bouwen van grotere systemen.
Het evenaren van dit industriële tempo is een belangrijke doorbraak op het gebied van software en foutcorrectie. IBM heeft aangekondigd dat het met succes de real-time decodering van kwantumfouten heeft gedemonstreerd met behulp van geavanceerde qLDPC-codes op klassieke hardware, een cruciale stap voor fouttolerantie die een volledig jaar eerder dan gepland werd bereikt.
Om deze hardwarewinsten toegankelijk te maken, verbetert IBM zijn Qiskit-softwarestack. Een nieuwe C++-interface zal de kloof helpen overbruggen tussen kwantum-en high-performance computing (HPC)-omgevingen.
Bovendien kunnen nieuwe HPC-aangedreven technieken voor foutbeperking de kosten voor het extraheren van nauwkeurige resultaten met meer dan 100 keer verlagen. Een focus op een complete hardware-en softwarestack staat centraal in de visie van het bedrijf.
Zoals Jay Gambetta, directeur van IBM Research en IBM Fellow, verklaarde:”Wij geloven dat IBM het enige bedrijf is dat in de positie is om snel kwantumsoftware, hardware, fabricage en foutcorrectie uit te vinden en op te schalen om transformatieve applicaties te ontsluiten.”
De Quantum Race wordt warmer: IBM’s strategie in een druk veld
In een veld vol met concurrentie architecturen, is de modulaire aanpak van IBM erop gericht eerst een betrouwbare basis te bouwen. De aankondigingen van IBM komen in een omgeving van hevige concurrentie terecht.
Vorige maand beweerde Google dat het een ‘verifieerbaar kwantumvoordeel’ had behaald, terwijl concurrent Quantinuum onlangs zijn 98-qubit Helios-systeem onthulde, dat het de’s werelds meest nauwkeurige commerciële kwantumcomputer.
De strategie van IBM staat in schril contrast met deze rivalen en anderen zoals Microsoft en Amazon, die totaal andere qubit-technologieën nastreven.
Big Blue richt zich op het perfectioneren van zijn supergeleidende qubits door betere connectiviteit te ontwikkelen en een robuust raamwerk voor foutcorrectie te ontwikkelen dat kan draaien op hybride klassieke kwantumsystemen.
Het worstelen met de fundamentele uitdaging van qubit-instabiliteit is een inspanning voor de hele sector. Een recente doorbraak van Princeton University, die niets te maken heeft met het werk van IBM, illustreert het belang van dit probleem.
Onderzoekers daar ontwikkelden een nieuw qubit-ontwerp dat 15 keer langer stabiel blijft dan de huidige industriestandaarden.
Andrew Houck van Princeton commentaar op de algemene vooruitgang en zei:”Deze vooruitgang brengt quantum computing uit het rijk van louter mogelijk en naar het rijk van praktisch. Nu kunnen we veel sneller vooruitgang gaan boeken.”
Uiteindelijk zal IBM’s Het nieuwste succes herformuleert een belangrijk onderdeel van de kwantumwedstrijd. De focus verschuift van ruwe qubit-tellingen naar de engineering van verifieerbare, herhaalbare en praktische systemen. Stephen Bartlett van de Universiteit van Sydney bood een afgemeten perspectief op de nieuwe processors en zei:”Het is geen wondermiddel dat alle problemen oplost… maar het is niettemin een belangrijke grote stap in de richting hiervan.”
Door aan te tonen dat kerncomponenten voor een fouttolerante toekomst kunnen worden gebouwd en geschaald, heeft IBM die toekomst aanzienlijk dichterbij gebracht.
