IBM Quantum Nighthawk r2 以 ibm_phoenix 的名称部署在 IBM Quantum 平台上。它达到每秒超过10万次量子电路执行的关键，并不是塞入了更多用户可编程量子比特，也不是把每一道量子门都加速了25倍；真正被大幅压缩的是一次电路运行结束后、下一次运行开始前的量子比特复位等待时间。

这枚处理器拥有120个可编程超导量子比特。IBM称，借助逐量子比特的高速主动复位架构，它的电路吞吐量超过每秒10万次，约为现有 Heron 处理器机群的25倍。117

瓶颈在“复位等待”，而不只是量子门速度

量子程序通常必须反复执行同一段电路，以统计测量结果的概率或估计物理量；这种重复执行常被称为“shots”。一次运行结束后，超导量子比特可能仍处于激发态。若只能等待其自然弛豫回到基态，下一次运行就会被这段空等时间拖慢。

IBM表示，原先的默认重复延迟为250微秒；Nighthawk r2 将其降至1微秒。17 因此，“25倍”描述的是单位时间内可以重复运行并收集结果的电路执行吞吐量，而不是每个量子算法都能获得25倍加速，更不等于已经普遍实现量子优势。

用耗散式复位，把“等它冷却”变成主动操作

Nighthawk r2 不再主要依靠条件复位和空闲等待，而是为每个可编程量子比特配备一个专用的耗散式复位装置。高动态范围可调耦合器会暂时把量子比特连接到低温环境，将其携带的激发能量导出，使其按需回到基态。14

IBM报告称，未激活复位时，中位有效弛豫时间（T1）约为200微秒；激活后可降至约25纳秒。317 实际两次电路执行之间约1微秒的系统级延迟，还包含控制、测量及其他开销。

可以把它理解为：过去是等量子比特自己“冷却”；现在则是通过硬件主动把它拉回可重新使用的初始状态。

120个量子比特之外，芯片里还有什么？

Nighthawk r2 由120个可编程超导量子比特、218个量子比特间耦合器，以及120个独立复位元件构成；后者与每个可编程量子比特一一配对，合计458个物理量子元件。1112

IBM对这一设计提出了几项关键性能主张：

• 独立复位： 可单独复位某一量子比特，无须让其他量子比特同时参与复位。
• 更干净的初始化： IBM称初始化误差约降低25倍。
• 门操作质量不下降： IBM报告分层门误差约为 3 × 10⁻³，与 Heron 系统大致相当；同时表示激活复位不会干扰相邻的计算量子比特。315

这些均为 IBM 报告的性能结果，说明高速复位可与其所述的门操作质量并存；但它们并不是对“已实现容错”的独立证明。

哪些任务最可能受益？

吞吐量提升最适合测量密集、需要反复运行电路的工作负载。例如，为估计一个可观测量而要执行数千次乃至数百万次同一电路时，缩短每轮结束后的等待时间，可显著减少获得结果所需的总时间。

IBM报告称，该系统已能在包含超过7,500个门的电路上准确估计可观测量；在中子散射模拟中，Nighthawk r2 实现了12倍加速，在约60秒内得到与实验室数据可比的谱图。20 这表明更高吞吐量能够缩短特定任务的周转时间，但不应被解读为所有应用都将获得12倍或25倍加速。

为什么电路中途复位对量子纠错很重要？

快速复位的意义不仅在两次电路运行之间，也在单次电路的执行过程中。

量子纠错会反复测量辅助量子比特——也常称为校验或综合征量子比特——以发现影响数据量子比特的错误。测量完成后，这些辅助量子比特必须在下一轮纠错前重新初始化。

支持电路中途测量和复位后，一个辅助量子比特可以被测量、立即复位，并在同一电路后续阶段重复利用，而不是等待自然弛豫。Nighthawk r2 的独立高速复位及动态电路支持，正是为量子纠错的实时控制研究提供工具。1719

不过，这项能力是通往容错系统的必要基础设施之一，并不意味着 Nighthawk r2 本身已经是一台容错量子计算机。

从“多少量子比特”转向“有多少可用吞吐量”

Nighthawk r2 的可编程量子比特数仍为120，但其重点转向执行速度、连通性、初始化质量和门操作表现。IBM的 Nighthawk 架构采用方格晶格，每个量子比特最多可连接4个邻居；相比之下，早期 heavy-hex 布局的连接数最多为3个。IBM将 Nighthawk 定位为在大规模容错之前探索并扩展量子优势的平台。22

这也凸显了一个现实：量子芯片的原始量子比特数并不能单独决定其价值。要让系统更适合实际工作负载，还需要足够准确的操作、更有效的连接、可靠初始化，以及能在合理时间内收集统计结果的执行吞吐量。

IBM路线图中的位置：不是终点，而是铺路

IBM并未将 Nighthawk r2 定义为容错机器。它更像一套近期可用的平台：一方面服务于高吞吐量量子工作负载，另一方面验证与量子纠错相关的动态控制技术。

IBM已承诺在未来五年向量子计算投入超过100亿美元，覆盖研发、资本开支、制造规模化、生态合作和收购。其路线图目标是于2029年推出 IBM Quantum Starling；IBM称，该计划中的系统将是模块化、经纠错的机器，可在200个逻辑量子比特上运行包含1亿个量子门的电路。2924

Nighthawk r2 的核心启示很直接：量子硬件的进步不只取决于在芯片上容纳更多量子比特。通过消除两次运行间的大部分“空等”，IBM报告的25倍吞吐量提升有望让当下的120量子比特硬件更具可用性，也为未来纠错系统所需的高速测量与复位循环积累经验。117

IBM Quantum Nighthawk r2 以 ibm_phoenix 的名称部署在 IBM Quantum 平台上。它达到每秒超过10万次量子电路执行的关键，并不是塞入了更多用户可编程量子比特，也不是把每一道量子门都加速了25倍；真正被大幅压缩的是一次电路运行结束后、下一次运行开始前的量子比特复位等待时间。

这枚处理器拥有120个可编程超导量子比特。IBM称，借助逐量子比特的高速主动复位架构，它的电路吞吐量超过每秒10万次，约为现有 Heron 处理器机群的25倍。117

瓶颈在“复位等待”，而不只是量子门速度

量子程序通常必须反复执行同一段电路，以统计测量结果的概率或估计物理量；这种重复执行常被称为“shots”。一次运行结束后，超导量子比特可能仍处于激发态。若只能等待其自然弛豫回到基态，下一次运行就会被这段空等时间拖慢。

IBM表示，原先的默认重复延迟为250微秒；Nighthawk r2 将其降至1微秒。17 因此，“25倍”描述的是单位时间内可以重复运行并收集结果的电路执行吞吐量，而不是每个量子算法都能获得25倍加速，更不等于已经普遍实现量子优势。

用耗散式复位，把“等它冷却”变成主动操作

Nighthawk r2 不再主要依靠条件复位和空闲等待，而是为每个可编程量子比特配备一个专用的耗散式复位装置。高动态范围可调耦合器会暂时把量子比特连接到低温环境，将其携带的激发能量导出，使其按需回到基态。14

IBM报告称，未激活复位时，中位有效弛豫时间（T1）约为200微秒；激活后可降至约25纳秒。317 实际两次电路执行之间约1微秒的系统级延迟，还包含控制、测量及其他开销。

可以把它理解为：过去是等量子比特自己“冷却”；现在则是通过硬件主动把它拉回可重新使用的初始状态。

120个量子比特之外，芯片里还有什么？

Nighthawk r2 由120个可编程超导量子比特、218个量子比特间耦合器，以及120个独立复位元件构成；后者与每个可编程量子比特一一配对，合计458个物理量子元件。1112

IBM对这一设计提出了几项关键性能主张：

• 独立复位： 可单独复位某一量子比特，无须让其他量子比特同时参与复位。
• 更干净的初始化： IBM称初始化误差约降低25倍。
• 门操作质量不下降： IBM报告分层门误差约为 3 × 10⁻³，与 Heron 系统大致相当；同时表示激活复位不会干扰相邻的计算量子比特。315

这些均为 IBM 报告的性能结果，说明高速复位可与其所述的门操作质量并存；但它们并不是对“已实现容错”的独立证明。

哪些任务最可能受益？

吞吐量提升最适合测量密集、需要反复运行电路的工作负载。例如，为估计一个可观测量而要执行数千次乃至数百万次同一电路时，缩短每轮结束后的等待时间，可显著减少获得结果所需的总时间。

IBM报告称，该系统已能在包含超过7,500个门的电路上准确估计可观测量；在中子散射模拟中，Nighthawk r2 实现了12倍加速，在约60秒内得到与实验室数据可比的谱图。20 这表明更高吞吐量能够缩短特定任务的周转时间，但不应被解读为所有应用都将获得12倍或25倍加速。

为什么电路中途复位对量子纠错很重要？

快速复位的意义不仅在两次电路运行之间，也在单次电路的执行过程中。

量子纠错会反复测量辅助量子比特——也常称为校验或综合征量子比特——以发现影响数据量子比特的错误。测量完成后，这些辅助量子比特必须在下一轮纠错前重新初始化。

支持电路中途测量和复位后，一个辅助量子比特可以被测量、立即复位，并在同一电路后续阶段重复利用，而不是等待自然弛豫。Nighthawk r2 的独立高速复位及动态电路支持，正是为量子纠错的实时控制研究提供工具。1719

不过，这项能力是通往容错系统的必要基础设施之一，并不意味着 Nighthawk r2 本身已经是一台容错量子计算机。

从“多少量子比特”转向“有多少可用吞吐量”

Nighthawk r2 的可编程量子比特数仍为120，但其重点转向执行速度、连通性、初始化质量和门操作表现。IBM的 Nighthawk 架构采用方格晶格，每个量子比特最多可连接4个邻居；相比之下，早期 heavy-hex 布局的连接数最多为3个。IBM将 Nighthawk 定位为在大规模容错之前探索并扩展量子优势的平台。22

这也凸显了一个现实：量子芯片的原始量子比特数并不能单独决定其价值。要让系统更适合实际工作负载，还需要足够准确的操作、更有效的连接、可靠初始化，以及能在合理时间内收集统计结果的执行吞吐量。

IBM路线图中的位置：不是终点，而是铺路

IBM并未将 Nighthawk r2 定义为容错机器。它更像一套近期可用的平台：一方面服务于高吞吐量量子工作负载，另一方面验证与量子纠错相关的动态控制技术。

IBM已承诺在未来五年向量子计算投入超过100亿美元，覆盖研发、资本开支、制造规模化、生态合作和收购。其路线图目标是于2029年推出 IBM Quantum Starling；IBM称，该计划中的系统将是模块化、经纠错的机器，可在200个逻辑量子比特上运行包含1亿个量子门的电路。2924

Nighthawk r2 的核心启示很直接：量子硬件的进步不只取决于在芯片上容纳更多量子比特。通过消除两次运行间的大部分“空等”，IBM报告的25倍吞吐量提升有望让当下的120量子比特硬件更具可用性，也为未来纠错系统所需的高速测量与复位循环积累经验。117