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.