أعلنت IBM IBM Quantum Nighthawk r3، معالجها الكمومي الفائق القادم. وهو مصمم لتنفيذ 10,000 عملية كمومية بدقة عبر 520 كيبت قابلة للبرمجة. في عام 2027، تخطط IBM لربط 2 من رقائق r3 في نظام واحد من 1,040 كيبت. بالنسبة للمطورين، فإن الإعلان يتعلق بالسرعة. فمعالج Nighthawk r2 الحالي يشغّل بالفعل أعباء العمل بسرعة تصل إلى 19 ضعفاً مقارنة بمعالجات IBM السابقة.
باختصار
- الحجم: Nighthawk r3: 520 كيوبت قابل للبرمجة، 2,034 كيوبت فيزيائي، 10 من أجهزة الاقتران l-couplers. Nighthawk r2 (متاح اليوم): 120 كيوبت قابل للبرمجة، 218 من أجهزة الاقتران couplers.
- يعمل على: منصة IBM الكمومية السحابية (r2 as
ibm_phoenix). رقائق فائقة التوصيل في مبرّدات التخفيف، مقترنة بقدرة حوسبة كلاسيكية تمتد من الحاسوب المحمول إلى الحاسوب العملاق. - الأداء: r2 ينفذ أكثر من 100,000 دائرة في الثانية، أي نحو 25 ضعف Heron، مع دقة بوابات بمستوى Heron.
- الأفضل: تسريع يصل إلى 19 ضعفًا مقارنة بمعالجات IBM السابقة على أحمال عمل الشركاء؛ وتُبلغ E.ON عن 15 ضعفًا.
- الأسوأ: r3 هو تصميم وليس عتادًا قيد الشحن. تبلغ متوسط دقة نقل الحالة في روابط chip-to-chip نسبة 99%، وهي دون الهدف البالغ 99.9%.
- الخلاصة: الأفضل: مكاسب حقيقية في الإنتاجية على شريحة سحابية يمكنك استخدامها الآن. الأسوأ: نظام الـ 1,040 كيوبت هو خطة لعام 2027، وليس نتيجة محققة.
ما هو IBM Quantum Nighthawk؟
Nighthawk هي عائلة معالجات IBM ذات الشبكة المربعة المبنية لأعباء الميزة الكمومية. معظم الكيوبتات متصلة بـ 4 جيران مقربين، مقارنة بـ 2 أو 3 في التصميمات السابقة. وتتيح هذه الاسترسالية للدوائر التعبير عن بنية تشابك أكبر مع عمليات تبديل أقل.
شريحة الإنتاج الحالية هي Nighthawk r2. يحتوي على 120 كيبت قابلة للبرمجة، و218 موصلاً، و120 عنصر إعادة ضبط. أي ما مجموعه 458 عنصراً كمّياً فيزيائياً.
كيف تحقق Nighthawk r2 إنتاجية أعلى بـ25 مرة؟
كان عنق الزجاجة هو إعادة ضبط الكيوبتات. تستخدم Heron إعادة الضبط الشرطية: القياس، ثم قلب أي كيوبت يُوجد في الحالة المثارة. لا يمكن لهذه الطريقة إصلاح الكيوبتات المتسربة، لذا يبقى الرقاقة خاملة لمئات الميكروثواني بين اللقطات.
يستبدل Nighthawk r2 ذلك بجهاز إعادة ضبط مبدد لكل كيوبت. يربط مقترن قابل للضبط كل كيوبت ببيئة باردة عند الطلب. هذا يخفض T1 الفعّال من حوالي 200 ميكروثانية إلى نحو 25 نانوثانية. ينخفض وقت الخمول بين التشغيلات إلى ما لا يقل عن 1 ميكروثانية.
النتيجة هي أكثر من 100,000 دائرة في الثانية. تدير Heron نحو 4,000 فقط. كما تبلّغ IBM عن انخفاض خطأ التهيئة بنحو 25 مرة، بينما تبقى الدارات المجاورة غير متأثرة.
ما هي تحسينات السرعة التي يبلغ عنها الشركاء؟
وفقًا لشركة IBM، شغّل العملاء 34 مليار دائرة على Nighthawk r2 حتى الآن. والأرقام أدناه معلنة ذاتيًا من قبل IBM وشركائها.
- إي.أون: تسريع بمقدار 15 مرة في تعلُّم الآلة الكمومية لتحسين شبكة الطاقة، مقارنةً بـ Heron.
- مختبر أوك ريدج الوطني: تسريع بمقدار 12 مرة في محاكاة مواد مغناطيسية تطابق بيانات تشتت النيوترونات.
- شركة Algorithmiq: الدوائر تنفَّذ أسرع بـ 8 مرات من تجربة Heron الأصلية. تقدِّر IBM أن أساليب شبكات الموترات تحتاج إلى ذاكرة أكبر بـ 240 مرة للمطابقة.
- Q-CTRL: أ محاكاة فيرميونية بـ 60 كيوبت تحتوي على 4,497 بوابة ثنائية الكيوبت. انخفض زمن التشغيل من 4 دقائق و25 ثانية إلى 23 ثانية. بقي الانحراف عن خط الأساس Heron r3 أقل من 1%.
تعلن IBM أيضًا عن تقدير دقيق للمقادير القابلة للقياس على دوائر تضم أكثر من 7,500 بوابة، وهو إنجاز من معالم خارطة الطريق لعام 2026.
ما الذي يتغير في Nighthawk r3؟
يحافظ Nighthawk r3 على الشبكة المربعة لـ r2 وعملياته السريعة. يتوسع إلى 520 كيوبت قابلًا للبرمجة انطلاقًا من 2,034 كيوبت فيزيائي. ويضيف 10 وصلات بينية بين الرقائق تسمى l-couplers.
تلك الروابط هي الطريق إلى 1,040 كيوبت. قامت IBM ربط 2 من شرائح Nighthawk r1 بواسطة 4 من l-couplers، يستخدم كل منها كابلًا بطول 80 سم. بلغت دقة نقل الحالة حتى 99.3%، بمتوسط 99%. كما قامت IBM ربط 2 من وحدات التبريد العميق، وصولًا إلى ما دون 15 ميلي كلفن في أقل من 5 أيام.
كيف يمزج IBM Quantum Platform بين الحوسبة الكمومية والكلاسيكية؟
يشغِّل IBM Quantum Platform الآن مهام الحوسبة عالية الأداء والحوسبة الكمومية في بيئة واحدة مُدارة. يمكن للمستخدمين إرفاق حوسبة كلاسيكية من حاسوب محمول أو حاسوب عملاق أو من المنصة نفسها.
أعادت IBM وRIKEN تشغيل سير عمل تحديد قيم ذاتي كمومي قائم على العينات أسرع بنحو 5 مرات مع حسابات أكثر بـ 100 مرة. ونفَّذت Cleveland Clinic وRIKEN معالجة 608 مليون عينة أسرع بـ 33 مرة باستخدام أتمتة سير العمل. كما تتوفر تحكّمات على مستوى النبضات لأبحاث تصحيح الأخطاء.
كيف يقارن Nighthawk بمعالجات الكم الأخرى؟
| المواصفة | IBM Nighthawk r2 | IBM Nighthawk r3 (مخطط له) | IBM Heron r3 | Google Willow | Quantinuum Helios |
|---|---|---|---|---|---|
| نوع الكيوبت | فائق التوصيل | فائق التوصيل | فائق التوصيل | فائق التوصيل | أيون محبوس |
| الكيوبتات القابلة للبرمجة | 120 | 520 | 156 | 105 | 98 |
| العناصر الفيزيائية | 458 | 2,034 كيوبت فيزيائي | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها |
| الاتصال | شبكة مربعة، 4 جيران | شبكة مربعة + 10 مقترنات l-couplers | من 2 إلى 3 جيران | بمعدل 3.47 | الكل مع الكل |
| معدل تنفيذ الدوائر | أكثر من 100,000 دائرة/ثانية | لم يُكشف عنه | حوالي 4,000 دائرة/ثانية | لم يُكشف عنه | لم يُكشف عنه |
| حجم الدائرة الدقيق | أكثر من 7,500 بوابة | 10,000 عملية (الهدف) | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها |
| دقة بوابة 2-كيوبت | من فئة Heron (دون رقم) | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها | 99.921% |
| التوافر | منصة IBM Quantum | 2027 (نظام من 2 شريحة) | منصة IBM Quantum | لم يُكشف عنها | لم يُكشف عنها |
الخلاصات الرئيسية
- يستهدف Nighthawk r3 الوصول إلى 10,000 عملية على 520 كيوبتاً قابلاً للبرمجة.
- من المفترض أن يشكّل ربط 2 من شرائح r3 نظاماً من 1,040 كيوبت في عام 2027.
- يشغّل Nighthawk r2 أكثر من 100,000 دائرة في الثانية، أي نحو 25 ضعف سرعة Heron.
- يبلغ الشركاء عن تسريعات تصل إلى 19 ضعفاً عبر 34 مليار دائرة.
- تبلغ متوسط دقة الروابط بين الشرائح 99%، وهي ما زالت أقل من الهدف البالغ 99.9%.
اطّلع على البيان الصحفي لشركة IBMو مدونة Nighthawk r2 التقنية و ورقة l-coupler. كما يسرّنا أن تتابعونا على تويتر ولا تنسَ الانضمام إلى مجتمعنا الفرعي 150k+ML واشترك في نشرةنا البريدية. انتظر! هل أنت على تيليجرام؟ يمكنك الآن الانضمام إلينا على تيليجرام أيضًا.
هل تحتاج إلى الشراكة معنا للترويج لمستودع GitHub الخاص بك أو صفحة Hugging Face أو إصدار منتج أو ندوة عبر الإنترنت وغير ذلك؟ تواصل معنا
ظهر المقال آي بي إم تعلن عن IBM Quantum Nighthawk r3: معالج جديد يدعم 10k عملية كمومية على 520 كيوبت قابلاً للبرمجة أول مرة على MarkTechPost.