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Nighthawk r3: IBMs neuer Quantenprozessor mit 520 Qubits
Auf seiner Quanten-Entwicklerkonferenz stellte IBM seinen neuesten Quantenchip vor. Kommerziell relevante Anwendungen sollen schon sehr bald möglich sein.
Auf seiner jährlichen Quantum Developer Conference präsentierte IBM am Mittwoch die Fortschritte und weiteren Pläne für seine Quantenaktivitäten. Dort stellte das Team die nächste Generation seines Quantenprozessors mit dem Namen Nighthawk r3 vor. Dieser ist mit 520 Qubits ausgestattet und das Unternehmen plant, im kommenden Jahr zwei dieser Chips zu einem Gesamtsystem mit über tausend Qubits zu kombinieren.
Außerdem sprach das Unternehmen über jüngste Demonstrationen von Quantenvorteilen und die Verbindung von Quantencomputern und klassischer HPC-Architektur.
IBM legt den Schwerpunkt seiner Quantenaktivitäten auf Genauigkeit, Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit, wie IBM-Forschungschef Jay Gambetta sagte: „Nighthawk r2 zeigt uns bereits heute, wie das aussieht.“ Mit größeren Systemen, einer engeren Anbindung an klassische Rechner und fehlertoleranten Techniken werde der Nutzen von Quantencomputern weiter steigen.
Der bisherige Quantenprozessor Nighthawk r2 mit 120 programmierbaren Qubits konnte bereits mehr als 100.000 Schaltkreise pro Sekunde ausführen sowie akkurate Rechenergebnisse bei 7500 Quantenoperationen in Folge liefern. Partner berichteten, dass sie ihre Rechnungen mit Nighthawk r2 im Vergleich zum Vorgängermodell um einen Faktor bis zu 19 beschleunigen konnten. Erst kürzlich hat IBM einen zweiten Nighthawk-r2-Chip in Chicago in Betrieb genommen, der Partnern über die IBM Quantum Platform zur Verfügung steht.
Im Juli präsentierte IBM gemeinsam mit Partnern drei Szenarien, in denen Quantencomputer herkömmlichen Rechnern überlegen sind. Die Experimente fanden in Zusammenarbeit mit den Quantensoftware-Unternehmen Algorithmiq und Qedma sowie der University of Chicago statt. In allen Fällen lösten Quantencomputer spezielle Probleme schneller oder effizienter als herkömmliche Computerhardware. Insbesondere seien die Rechenergebnisse der Quantencomputer in allen drei Fällen verifizierbar.
„Vor zwei Jahren haben wir angekündigt, bis 2026 einen Quantenvorteil erreichen zu wollen“, sagte Jerry Chow, CTO des Bereichs Quantum-Centric Supercomputing bei IBM. „Diese Prognose hat sich bewahrheitet.“ Die drei Projekte würden die Reife und Leistungsfähigkeit der heutigen Quantenhardware demonstrieren.
Darüber hinaus führte das Team gemeinsam mit dem Energiekonzern E.ON Rechnungen aus, bei denen es mithilfe von Quantum Machine Learning ein Energienetz optimierte. Mit dem gemeinnützigen Gesundheitszentrum Cleveland Clinic und dem japanischen Forschungsinstitut RIKEN simulierte IBM die Struktur von Proteinkomplexen, wie sie etwa für die Erforschung von Medikamenten relevant sind. Mit 12.635 Atomen war dies eine der größten Simulationen eines biologisch relevanten Moleküls mit Quantenhardware.
Größere und genauere Quantencomputer ermöglichen zwar immer komplexere Berechnungen. IBM räumt aber ein, dass es vom Einzelfall abhänge, ob sich der Zeit- und Rechenaufwand tatsächlich lohne.
Der nun angekündigte Nachfolgerchip trägt die Bezeichnung Nighthawk r3. Er stellt 520 programmierbare Qubits zur Verfügung und soll 10.000 Quantenoperationen ausführen können. Insgesamt besitzt der Chip 2034 Qubits – der Überhang ist für die Kontrolle und zur Initialisierung der programmierbaren Einheiten notwendig.