Квантовый процессор IBM Nighthawk R2

09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами.

Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ.

В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было измерить и, если требовалось, изменить его состояние с помощью импульса. Точность измерения при этом ограничивала скорость всей процедуры, поэтому процессор мог простаивать сотни микросекунд. Разработчики Nighthawk R2 использовали другой подход: каждый кубит соединили с холодной средой посредством перестраиваемого соединителя. При его активации кубит практически мгновенно отдает накопленную энергию, благодаря чему время ее удержания сокращается с 200 микросекунд до всего 25 наносекунд.

Такая система охлаждения позволила уменьшить паузу между отдельными запусками примерно до одной микросекунды. При этом сброс состояния одного кубита не приводит к существенному нарушению работы соседних элементов. Исследователи отмечают и другое преимущество новой архитектуры: ошибка на старте вычислений снизилась примерно в 25 раз, тогда как точность выполнения операций сохранилась на уровне Heron.

Увеличение эффективности потребовало заметно усложнить саму конструкцию процессора. Его 120 кубитов окружены 218 соединителями и 120 модулями сброса, а общее количество физических элементов достигло 458. По оценке IBM, это самая сложная конструкция, созданная компанией за всю историю ее работ над квантовыми процессорами. При этом дополнительная аппаратная инфраструктура используется не только для ускорения запуска новых схем, но и непосредственно во время вычислений.

Nighthawk R2 способен сбрасывать состояние кубитов не только между отдельными квантовыми схемами, но и в процессе выполнения одной схемы. Эта возможность особенно важна для динамических вычислений и квантовой коррекции ошибок. В подобных алгоритмах вспомогательные кубиты после выполнения одной операции необходимо быстро освобождать, чтобы затем использовать их повторно. Чем меньше времени занимает такая процедура, тем больше полезных операций можно выполнить за один цикл работы процессора.

Новый процессор также достиг показателя, который IBM ранее ставила в качестве цели на 2026 год: Nighthawk R2 способен корректно выполнять вычисления в схемах, содержащих более 7500 квантовых вентилей. В отдельном моделировании рассеяния нейтронов система продемонстрировала еще один существенный результат - она оказалась в 12 раз быстрее и смогла получать спектры, пригодные для сопоставления с лабораторными экспериментами, всего за одну минуту.

<< Назад: Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

>> Вперед: Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Быстрая биопечать живой ткани 27.08.2019 Ученые из Швейцарии и Нидерландов придумали оптическую технологию биопечати, которая занимает всего несколько секунд, чтобы "слепить" сложные формы ткани в биосовместимом гидрогеле, содержащем стволовые клетки. Напечатанную ткань и органы можно использовать в тестировании новых препаратов in vitro вместо тестирования на животных. Технология была названа объемной биопечатью. Чтобы создать ткань, исследователи спроектировали лазер, который направляет свет на вращающуюся прозрачную емкость, заполненную гидрогелем со стволовыми клетками. Энергия света сосредотачивается в определенных местах в гидрогеле, которые затем затвердевают. Уже через несколько секунд появляется сложная трехмерная фигура, "подвешенная" в геле. Затем исследователи вводят эндотелиальные клетки в полученную ткань, чтобы в ней образовались кровеносные сосуды. С помощью нового метода ученые уже смогли напечатать несколько биоконструкций размером в несколько сантиметров: искусственный клапан, похожий на клапан сердца, мениск и сложный по своему строению фрагмент бедренной кости. Используя новую технологию, лаборатории могут массово производить искусственные ткани или органы с беспрецедентной скоростью. Скорость и объемы тиражирования очень важны, когда речь идет о тестировании новых препаратов in vitro, и это может помочь отказаться от тестирования на животных. В этом явное этическое преимущество, а также способ снижения затрат.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026