AnswersPublished22 sources
Näin IBM:n Nighthawk r2 nopeuttaa kvanttipiirien ajoa 25-kertaisesti
IBM:n 120 kubittinen Nighthawk r2, palvelunimeltään ibm phoenix, ylittää 100 000 kvanttipiirin suoritusta sekunnissa. Keskeinen muutos on kubittikohtainen dissipatiivinen nollaus: suoritusten välinen oletusviive putoaa 250 mikrosekunnista 1 mikrosekuntiin.
JulkaisijaMuokattu mallilla GPT-5.6 TerraKuvat luotu mallilla GPT Image 2
Research answer
Key takeaways
- IBM:n 120 kubittinen Nighthawk r2, palvelunimeltään ibm phoenix, ylittää 100 000 kvanttipiirin suoritusta sekunnissa.
- Keskeinen muutos on kubittikohtainen dissipatiivinen nollaus: suoritusten välinen oletusviive putoaa 250 mikrosekunnista 1 mikrosekuntiin.
- Nopea nollaus voi hyödyttää paljon mittauksia toistavia työkuormia ja virheenkorjaustutkimusta, mutta Nighthawk r2 ei ole vikasietoinen kvanttitietokone.
AI Prompt
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
IBM:n Nighthawk r2 -prosessori, joka on IBM Quantum Platformilla saatavana nimellä ibm_phoenix, ratkoo suprajohtavien kvanttitietokoneiden käytännön pullonkaulaa: kubittien palautumisen odottamista laskennan jälkeen. IBM ei ole kasvattanut käyttäjän ohjelmoitavissa olevien kubittien määrää, vaan varustanut 120-kubittisen prosessorin laitteistolla, joka nollaa jokaisen kubitin aktiivisesti. IBM kertoo tämän nostavan enimmäisläpimenon yli 100 000 kvanttipiirin suoritukseen sekunnissa, mikä on noin 25 kertaa Heron-kaluston läpimeno. 1
17
Pullonkaula ei ole porttien nopeus vaan kubittien nollaus
Kvanttiohjelma ajetaan yleensä toistuvasti, jotta mittaustuloksista voidaan arvioida todennäköisyyksiä ja fysikaalisia suureita. Yhtä toistoa voidaan kutsua myös shotiksi. Ajokerran jälkeen suprajohtava kubitti voi jäädä virittyneeseen tilaan. Jos järjestelmän täytyy vain odottaa sen luonnollista palautumista, odotus voi hallita seuraavaa ajoa edeltävää aikaa.
IBM:n mukaan aiempi oletusarvoinen toistoviive oli 250 mikrosekuntia. Nighthawk r2:ssa se on 1 mikrosekunti. Juuri tämä muutos — ei yksittäisten kvanttiporttien 25-kertainen nopeutuminen — selittää pääosin, miksi järjestelmä voi ajaa niin paljon enemmän piirejä sekunnissa. 17
Ero on olennainen: piirien läpimeno kertoo, kuinka nopeasti työkuormaa voidaan suorittaa toistuvasti ja siitä voidaan kerätä tilastollisia tuloksia. 25-kertainen läpimenoluku ei automaattisesti tarkoita 25-kertaista nopeutusta kaikille algoritmeille eikä yleiskäyttöistä kvanttietua.
Miten dissipatiivinen nollaus toimii?
Nighthawk r2 korvaa ehdolliseen nollaukseen ja odotusaikaan perustuneen mallin jokaiselle ohjelmoitavalle kubitille omalla dissipatiivisella nollauselementillä. Suuren dynaamisen alueen säädettävä kytkin yhdistää kubitin hetkellisesti kylmään ympäristöön, joka poistaa kubitin viritysenergian ja palauttaa sen pyydettäessä perustilaan. 1
4
IBM:n mukaan mediaaniarvo kubitin efektiiviselle relaksaatioajalle eli T1-ajalle muuttuu noin 200 mikrosekunnista noin 25 nanosekuntiin, kun nollaus aktivoidaan. Piiriajokertojen välinen järjestelmätason viive on noin 1 mikrosekunti, koska aikaa kuluu myös ohjaukseen, mittaukseen ja muuhun fyysisen nollauksen ulkopuoliseen käsittelyyn. 3
17
Yksinkertaistettuna IBM muuttaa nollauksen passiivisesta odottamisesta aktiiviseksi laitteisto-operaatioksi.
Mitä 120-kubittinen prosessori sisältää?
Nighthawk r2:ssa on 120 ohjelmoitavaa suprajohtavaa kubittia. Niitä tukevat 218 kubittien välistä kytkintä sekä 120 itsenäistä nollauselementtiä, yksi jokaista ohjelmoitavaa kubittia kohti. Fyysisiä kvanttielementtejä on siis yhteensä 458. 11
12
IBM:n mukaan kubittikohtaisella toteutuksella on kolme keskeistä ominaisuutta:
- Itsenäinen nollaus: yksittäinen kubitti voidaan nollata pakottamatta muita kubitteja samaan prosessiin.
- Puhtaampi alustus: IBM raportoi alustamisvirheen pienenevän noin 25-kertaisesti.
- Porttien laadun säilyminen: IBM raportoi kerrostetun porttivirheen olevan noin 3 × 10⁻³, eli samaa tasoa kuin Heron-järjestelmissä. Lisäksi yhtiön mukaan nollauksen aktivointi ei häiritse viereisiä laskennallisia kubitteja.
3
15
Kyse on valmistajan raportoimista tuloksista. Ne viittaavat siihen, että nopea nollaus voi toimia yhdessä IBM:n ilmoittaman porttilaatutason kanssa, mutta ne eivät ole riippumaton osoitus vikasietoisuudesta.
Missä nopeammasta nollauksesta on eniten hyötyä?
Suurin hyöty odotetaan työkuormissa, joissa piirin toisto, mittaukset tai dynaaminen ohjaus vievät suuren osan kokonaisajasta. Jos havaittavan suureen arviointi edellyttää tuhansia tai miljoonia piirin ajoja, ajokertojen välisen odotusajan poistaminen voi lyhentää työn valmistumisaikaa tuntuvasti.
IBM raportoi tarkkaa havaittavien suureiden estimointia piireillä, joissa on yli 7 500 porttia. Se raportoi myös neutronisirontasimulaation nopeutuneen 12-kertaisesti: laboratoriotietoihin verrattavia spektrejä tuotettiin noin 60 sekunnissa. Tulokset ovat näyttöä siitä, että suurempi läpimeno voi nopeuttaa tiettyä työkuormaa, mutta niitä ei pidä tulkita yleiseksi 12- tai 25-kertaiseksi sovellusnopeudeksi. 20
Miksi kesken piirin tehtävä nollaus on tärkeää virheenkorjauksessa?
Nopeaa nollausta tarvitaan myös piirin sisällä, ei vain erillisten ajokertojen välissä. Kvanttivirheenkorjauksessa mitataan toistuvasti apukubitteja, joita kutsutaan esimerkiksi tarkistus- tai syndroomakubiteiksi, jotta datakubitteihin kohdistuvia virheitä voidaan tunnistaa. Mittauksen jälkeen apukubitit on nollattava ennen seuraavaa mittauskierrosta.
Kun mittaus ja nollaus voidaan tehdä kesken piirin, apukubitti voidaan mitata, alustaa uudelleen ja käyttää uudelleen sen sijaan, että odotettaisiin passiivista palautumista. Tämä tukee dynaamisia piirejä ja vähentää toistuvien virheentarkistussyklien aikakustannusta. IBM kuvaa Nighthawk r2:n itsenäistä nopeaa nollausta ja dynaamisten piirien tukea välineiksi kvanttivirheenkorjauksen tutkimukseen. 17
19
Tämä ei tee Nighthawk r2:sta vikasietoista. Se on laitteistotason mahdollistava ominaisuus kokeille, joita virheenkorjatuissa järjestelmissä tarvitaan.
Painopiste siirtyy kubittimäärästä käyttökelpoiseen läpimenoon
Nighthawk r2:ssa on edelleen 120 ohjelmoitavaa kubittia, mutta huomio on nopeudessa, liitettävyydessä, alustuksen laadussa ja porttisuorituskyvyssä. IBM:n Nighthawk-arkkitehtuuri käyttää neliöhilaa, jossa kubitilla voi olla enintään neljä yhteyttä. Aiemmassa heavy-hex-rakenteessa naapuriyhteyksiä oli enintään kolme. IBM asemoi Nighthawk-perheen alustaksi kvanttiedun tutkimiseen ja skaalaamiseen ennen laajamittaista vikasietoisuutta. 22
Pelkkä kubittien määrä ei ratkaise sitä, pystyykö laite suorittamaan hyödyllisiä työkuormia. Prosessori tarvitsee myös riittävän tarkat operaatiot, tehokkaan liitettävyyden, luotettavan alustuksen ja tarpeeksi läpimenoa, jotta tuloksia saadaan käytännöllisessä ajassa.
IBM Phoenix osana IBM:n tiekarttaa
IBM ei esitä Nighthawk r2:ta vikasietoisena koneena. Se on lähiajan prosessori suuremman läpimenon kvanttityökuormiin sekä virheenkorjauksen kannalta olennaisten dynaamisten ohjausmenetelmien testaamiseen.
IBM on sitoutunut sijoittamaan kvanttilaskentaan yli 10 miljardia dollaria viiden vuoden aikana. Investoinnit kattavat tutkimus- ja kehitystyön, pääomainvestoinnit, valmistuksen skaalaamisen, ekosysteemikumppanuudet ja yritysostot. Yhtiön tiekartassa IBM Quantum Starling on tavoitteena vuodelle 2029. IBM:n mukaan kyseessä olisi modulaarinen, virheenkorjattu järjestelmä, joka pystyisi ajamaan 100 miljoonan portin piirejä 200 loogisella kubitilla. 29
24
Nighthawk r2:n keskeinen opetus on selvä: kvanttilaitteiston kehitys ei ole vain yhä useampien kubittien mahduttamista sirulle. IBM:n raportoima 25-kertainen parannus syntyy ajokertojen välisen joutoajan poistamisesta. Se voi tehdä nykyisestä 120-kubittisesta laitteistosta käyttökelpoisemman ja samalla kartuttaa kokemusta nopeista mittaus- ja nollaussykleistä, joita tulevat virheenkorjatut järjestelmät tarvitsevat. 1
17
Studio Global AI
Continue your research
This page includes a source-backed answer you can continue inside Studio Global.
People also ask
What is the short answer to "Näin IBM:n Nighthawk r2 nopeuttaa kvanttipiirien ajoa 25-kertaisesti"?
IBM:n 120 kubittinen Nighthawk r2, palvelunimeltään ibm phoenix, ylittää 100 000 kvanttipiirin suoritusta sekunnissa.
What are the key points to validate first?
IBM:n 120 kubittinen Nighthawk r2, palvelunimeltään ibm phoenix, ylittää 100 000 kvanttipiirin suoritusta sekunnissa. Keskeinen muutos on kubittikohtainen dissipatiivinen nollaus: suoritusten välinen oletusviive putoaa 250 mikrosekunnista 1 mikrosekuntiin.
What should I do next in practice?
Nopea nollaus voi hyödyttää paljon mittauksia toistavia työkuormia ja virheenkorjaustutkimusta, mutta Nighthawk r2 ei ole vikasietoinen kvanttitietokone.