الإجاباتمنشور22 المصادر
كيف يحقق معالج «نايتهوك r2» من IBM أكثر من 100 ألف تشغيل لدارات كمّية في الثانية؟
يتجاوز «نايتهوك r2» ذي 120 كيوبتاً قابلاً للبرمجة 100 ألف تنفيذ لدارات كمّية في الثانية، أي نحو 25 ضعف معدل منظومة Heron، وفقاً لما أعلنته IBM. خفضت IBM مهلة التكرار الافتراضية بين عمليات تشغيل الدارات من 250 ميكروثانية إلى ميكروثانية واحدة، باستخدام إعادة ضبط تبديدية مستقلة لكل كيوبت.
نشر بواسطةتم التحرير باستخدام GPT-5.6 Terraتم إنشاء الصور باستخدام GPT Image 2
إجابة البحث
الوجبات السريعة الرئيسية
- يتجاوز «نايتهوك r2» ذي 120 كيوبتاً قابلاً للبرمجة 100 ألف تنفيذ لدارات كمّية في الثانية، أي نحو 25 ضعف معدل منظومة Heron، وفقاً لما أعلنته IBM.
- خفضت IBM مهلة التكرار الافتراضية بين عمليات تشغيل الدارات من 250 ميكروثانية إلى ميكروثانية واحدة، باستخدام إعادة ضبط تبديدية مستقلة لكل كيوبت.
- يفيد التصميم خصوصاً في أعباء العمل كثيرة القياس والتكرار، وفي أبحاث تصحيح الأخطاء الكمّية، لكنه لا يجعل المعالج متحملاً للأخطاء بعد.
موجّه الذكاء الاصطناعي
openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: How does IBM’s 120-qubit Nighthawk r2 quantum processor, deployed as IBM Phoenix, achieve more than 100,000 circuit executions per second—25. Article summary: IBM Phoenix (Nighthawk r2) gets its reported >100,000 circuit executions per second primarily by eliminating reset wait time—not by adding more computational qubits. Its 120 independently resettable qubits can be activel. Topic tags: general, general web, user generated, news. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermarks, charts w
ما الذي تغيّر فعلياً؟
معالج IBM Quantum Nighthawk r2، المتاح على منصة IBM Quantum بالاسم ibm_phoenix، لا يرفع سرعته المعلنة عبر إضافة كيوبتات قابلة للبرمجة؛ إذ يحتفظ بعدد 120 كيوبتاً. التحسن الأساسي هو تقليص الزمن الضائع بعد كل تنفيذ لدائرة كمّية، حين ينبغي إعادة الكيوبتات إلى حالة ابتدائية نظيفة قبل التنفيذ التالي.
تقول IBM إن المعالج يستطيع تنفيذ أكثر من 100 ألف دائرة كمّية في الثانية، أي ما يقارب 25 ضعف معدل إنتاجية أسطول معالجات Heron لديها. 1
17
عنق الزجاجة: إعادة ضبط الكيوبت لا سرعة البوابات
تتطلب البرامج الكمّية عادة تكرار الدائرة نفسها مرات كثيرة، أو ما يسمى أحياناً «اللقطات» (shots)، لاستخراج احتمالات القياس أو تقدير الكميات الفيزيائية. بعد كل تشغيل قد يبقى الكيوبت فـي حالة مثارة، ومن ثم يحتاج إلى العودة إلى حالته الأرضية قبل استخدامه مجدداً.
في السابق، كانت مهلة التكرار الافتراضية لدى IBM تبلغ 250 ميكروثانية. أما في «نايتهوك r2» فأصبحت ميكروثانية واحدة. وهذه هي القفزة التي تفسر معظم الزيادة في عدد الدارات المنفذة في الثانية، وليست تسارعاً بمقدار 25 مرة في البوابات الكمّية الفردية. 17
لذلك يجب قراءة رقم «25 ضعفاً» بدقة: إنه مقياس لإنتاجية تنفيذ الدارات وجمع النتائج، وليس وعداً بأن كل خوارزمية ستعمل أسرع 25 مرة، ولا دليلاً بمفرده على تفوق كمّي عام.
كيف تعمل إعادة الضبط التبديدية؟
استبدلت IBM أسلوب إعادة الضبط الشرطية وفترة الخمول الطويلة بما تسميه وحدة إعادة ضبط تبديدية لكل كيوبت قابل للبرمجة. عند الحاجة، يصل مقارن قابل للضبط واسع المجال الديناميكي الكيوبت ببيئة باردة، فتُسحب منه الإثارة ويُعاد إلى حالته الأرضية بصورة نشطة. 1
4
ووفق أرقام IBM، ينخفض زمن الاسترخاء الفعّال الوسيط، المعروف باسم T1، من نحو 200 ميكروثانية عند تعطيل إعادة الضبط إلى نحو 25 نانوثانية عند تفعيلها. لكن الفاصل الفعلي على مستوى النظام بين تشغيلين يبلغ قرابة ميكروثانية واحدة، إذ توجد أيضاً أزمنة للقياس والتحكم ومعالجة الإشارات. 3
17
بعبارة أبسط: بدلاً من انتظار الكيوبت حتى يفقد طاقته تلقائياً، حوّلت IBM هذه الخطوة إلى عملية عتادية نشطة تُنفذ عند الطلب.
ما مكوّنات المعالج؟
يضم «نايتهوك r2» ما يلي:
- 120 كيوبتاً فائق التوصيل قابلاً للبرمجة؛
- 218 مقرناً بين الكيوبتات؛
- 120 عنصراً مستقلاً لإعادة الضبط، واحد لكل كيوبت قابل للبرمجة.
وبذلك يبلغ إجمالي العناصر الكمّية الفيزيائية في التصميم 458 عنصراً. 11
12
وتقول IBM إن هذا النهج يحقق ثلاث مزايا رئيسية:
- إعادة ضبط مستقلة: يمكن ضبط كيوبت بعينه من دون فرض العملية نفسها على بقية الكيوبتات.
- تهيئة أنظف: انخفاض أخطاء التهيئة بنحو 25 مرة، بحسب الشركة.
- الحفاظ على جودة البوابات: أخطاء بوابات طبقية تقارب
3 × 10⁻³، وهو مستوى تقول IBM إنه مماثل لمعالجات Heron، من دون إزعاج الكيوبتات الحسابية المجاورة عند تفعيل إعادة الضبط.3
15
هذه نتائج أداء معلنة من IBM، وليست برهاناً مستقلاً على تحمل الأخطاء أو تصحيح الأخطاء الكمّية بصورة كاملة.
أين تظهر الفائدة للمستخدم؟
تكون المكاسب أوضح في أعباء العمل التي يهيمن فيها التكرار والقياس والتحكم الديناميكي على الزمن الكلي. فإذا كان على الباحث تشغيل دائرة آلاف أو ملايين المرات لتقدير قيمة قابلة للرصد، فإن إزالة معظم وقت الانتظار بعد كل تشغيل قد تقلّص زمن الحصول على النتائج بصورة ملموسة.
أعلنت IBM تحقيق تقدير دقيق لقيم قابلة للرصد في دارات تحتوي على أكثر من 7,500 بوابة. كما أعلنت عن تسارع بمقدار 12 مرة في محاكاة لتشتت النيوترونات، أنتجت أطيافاً مماثلة لبيانات مختبرية خلال نحو 60 ثانية. هذه مؤشرات على أن الإنتاجية الأعلى قد تختصر زمن بعض التطبيقات، لكنها لا تعني تسارعاً ثابتاً بمقدار 12 أو 25 مرة في جميع البرامج. 20
لماذا تهم إعادة الضبط داخل الدائرة لتصحيح الأخطاء؟
لا تقتصر إعادة الضبط السريعة على ما بين تشغيل الدارات. في أنظمة تصحيح الأخطاء الكمّية، تُقاس كيوبتات مساعدة، تسمى غالباً كيوبتات الفحص أو متلازمة الخطأ، بشكل متكرر لاكتشاف الأخطاء التي تصيب كيوبتات البيانات. وبعد القياس، يجب تهيئة هذه الكيوبتات المساعدة من جديد قبل دورة الفحص التالية.
تتيح إعادة الضبط في منتصف الدائرة قياس الكيوبت المساعد ثم إعادته سريعاً إلى حالته الابتدائية وإعادة استخدامه، بدلاً من انتظار استرخائه الطبيعي. وهذا يدعم الدارات الديناميكية ويخفض الكلفة الزمنية لدورات فحص الأخطاء المتكررة. وتصف IBM هذه القدرة، إلى جانب التحكم الديناميكي، بأنها أداة لأبحاث تصحيح الأخطاء الكمّية. 17
19
لكن المهم هو أن هذه الخاصية لا تجعل «نايتهوك r2» حاسوباً كمّياً متحملاً للأخطاء؛ إنها قدرة تمكينية للتجارب التي ستحتاجها الأنظمة المصححة للأخطاء مستقبلاً.
انتقال في التركيز: من عدد الكيوبتات إلى الإنتاجية القابلة للاستخدام
يحافظ «نايتهوك r2» على رقم 120 كيوبتاً، لكنه يركز على السرعة، وجودة التهيئة، ودقة العمليات، والاتصال بين الكيوبتات. وتعتمد عائلة Nighthawk شبكة مربعة تتيح حتى أربعة اتصالات لكل كيوبت، مقابل ما يصل إلى ثلاثة جيران في بنية IBM السابقة المسماة «heavy-hex». 22
الرسالة هنا أن عدد الكيوبتات وحده لا يكفي للحكم على فائدة الجهاز. فالاستفادة العملية تتطلب عمليات دقيقة، واتصالات مناسبة، وتهيئة موثوقة، ومعدل تنفيذ يسمح بجمع النتائج في وقت واقعي.
موقع «فينيكس» في خارطة طريق IBM
لا تقدّم IBM «نايتهوك r2» بوصفه جهازاً متحملاً للأخطاء، بل كمنصة قريبة المدى لأعباء عمل كمّية أعلى إنتاجية، ولاختبار أساليب التحكم الديناميكي المهمة لتصحيح الأخطاء.
وتعتزم الشركة استثمار أكثر من 10 مليارات دولار في الحوسبة الكمّية خلال خمس سنوات، تشمل البحث والتطوير، والإنفاق الرأسمالي، وتوسيع التصنيع، والشراكات، وعمليات الاستحواذ. وتستهدف IBM عام 2029 لإطلاق نظام IBM Quantum Starling، وهو نظام معياري مصحح للأخطاء تقول الشركة إنه سيشغّل دارات تضم 100 مليون بوابة على 200 كيوبت منطقي. 29
24
الخلاصة: التقدم في العتاد الكمّي لا يعني دائماً وضع كيوبتات أكثر على الشريحة. فقفزة الإنتاجية المعلنة في «نايتهوك r2» جاءت من تقليص وقت الخمول بين التشغيلات، وهو ما قد يجعل عتاد اليوم ذي 120 كيوبتاً أكثر قابلية للاستخدام، ويهيئ في الوقت نفسه لوتيرة القياس وإعادة الضبط الأسرع التي ستحتاجها الحواسيب الكمّية المصححة للأخطاء. 1
17
Studio Global AI
مواصلة البحث الخاص بك
تتضمن هذه الصفحة إجابة مدعومة بالمصدر يمكنك المتابعة داخل Studio Global.
يسأل الناس أيضا
ما هي الإجابة المختصرة على "كيف يحقق معالج «نايتهوك r2» من IBM أكثر من 100 ألف تشغيل لدارات كمّية في الثانية؟"؟
يتجاوز «نايتهوك r2» ذي 120 كيوبتاً قابلاً للبرمجة 100 ألف تنفيذ لدارات كمّية في الثانية، أي نحو 25 ضعف معدل منظومة Heron، وفقاً لما أعلنته IBM.
ما هي النقاط الأساسية التي يجب التحقق منها أولاً؟
يتجاوز «نايتهوك r2» ذي 120 كيوبتاً قابلاً للبرمجة 100 ألف تنفيذ لدارات كمّية في الثانية، أي نحو 25 ضعف معدل منظومة Heron، وفقاً لما أعلنته IBM. خفضت IBM مهلة التكرار الافتراضية بين عمليات تشغيل الدارات من 250 ميكروثانية إلى ميكروثانية واحدة، باستخدام إعادة ضبط تبديدية مستقلة لكل كيوبت.
ماذا يجب أن أفعل بعد ذلك في الممارسة العملية؟
يفيد التصميم خصوصاً في أعباء العمل كثيرة القياس والتكرار، وفي أبحاث تصحيح الأخطاء الكمّية، لكنه لا يجعل المعالج متحملاً للأخطاء بعد.