IBM تكشف عن معالج IBM Quantum Nighthawk r3 لدعم 10 آلاف عملية كمومية على 520 كيوبت قابل للبرمجة

بقلم: فريق تحرير العلامة التقنية التصنيف: الأجهزة والمعدات ١٢ نوفمبر ٢٠٢٦

أعلنت شركة IBM عن معالجها الكمومي الجديد IBM Quantum Nighthawk r3، الذي يعد نقلة نوعية في مجال الحوسبة الكمومية، حيث صُمم لتنفيذ 10 آلاف عملية كمومية بدقة عالية عبر 520 كيوبت قابل للبرمجة. وتخطط الشركة لربط شريحتي r3 لتشكيل نظام ضخم مكون من 1040 كيوبت في عام 2027.

تفاصيل تقنية وتحسينات الأداء في Nighthawk r3

يحافظ معالج Nighthawk r3 على تصميم الشبكة المربعة لسابقه r2 ويوسع نطاقه بشكل كبير، إذ يحتوي على 2034 كيوبت فيزيائي، مع 10 وصلات بين الشرائح تعرف بـ l-couplers، التي تمثل الجسر نحو بناء نظام أكبر من 1040 كيوبت.

المعالج الحالي Nighthawk r2 الذي يعمل الآن على منصة IBM Quantum Platform، يمتلك 120 كيوبت قابل للبرمجة و218 وصلة، ويتميز بسرعات تنفيذ تتجاوز 100,000 دائرة كمومية في الثانية، أي أسرع بحوالي 25 ضعفاً مقارنة بمعالج IBM السابق Heron.

آلية تسريع المعالجة عبر تقنيات إعادة التهيئة

أحد عوامل السرعة الكبيرة في Nighthawk r2 هو استبدال طريقة إعادة تهيئة الكيوبت التقليدية التي كانت تعتمد على قياس الحالة ثم تصحيحها بآلية جديدة تسمى "dissipative reset gadget"، حيث يتم ربط كل كيوبت ببيئة باردة قابلة للتشغيل حسب الطلب، مما يقلل زمن الانتظار بين الدورات إلى أقل من ميكروثانية واحدة.

هذا التحديث أدى إلى تقليل معدل الخطأ في تهيئة الكيوبت بحوالي 25 مرة، مع المحافظة على استقرار الكيوبتات المجاورة.

تجارب وشراكات تعزز ثقة IBM في Nighthawk

ذكرت IBM أن شركائها قد نفذوا أكثر من 34 مليار دائرة كمومية باستخدام Nighthawk r2، حيث أبلغت شركات مثل E.ON عن تسريع يصل إلى 15 ضعفاً في تطبيقات تعلم الآلة الكمومية لتحسين شبكات الطاقة، بينما أظهرت مختبرات Oak Ridge تسريعاً بواقع 12 مرة في محاكاة المواد المغناطيسية.

كما أظهرت تجارب أخرى تحسناً ملحوظاً في الوقت المستغرق لتشغيل محاكاة فيزيائية معقدة، مع الحفاظ على دقة قريبة من معايير المعالجات السابقة.

دمج الحوسبة الكمومية والكلاسيكية على منصة IBM

تشغل منصة IBM Quantum Platform الآن بيئة متكاملة تجمع بين الحوسبة الكمومية والكلاسيكية، مما يتيح تشغيل مهام معقدة باستخدام موارد من الحواسيب المحمولة إلى الحواسيب العملاقة. وقد ساعد هذا التكامل شركاء IBM مثل RIKEN و Cleveland Clinic في تسريع العمليات الحسابية بشكل كبير.

مقارنة بين Nighthawk والمعالجات الكمومية الأخرى

• نوع الكيوبت: جميعها تعتمد على الكيوبتات فائقة التوصيل.
• عدد الكيوبتات القابلة للبرمجة: Nighthawk r3 يصل إلى 520 مقابل 156 في Heron و105 في Google Willow.
• تصميم الشبكة: Nighthawk يعتمد على شبكة مربعة مع وصلات متعددة، ما يعزز الترابط بين الكيوبتات.
• معدل تنفيذ الدوائر: Nighthawk r2 ينفذ أكثر من 100,000 دائرة في الثانية، أسرع بكثير من Heron.

تحديات وآفاق مستقبلية

على الرغم من التقدم الكبير، فإن النظام متعدد الشرائح المكون من 1040 كيوبت لا يزال في مرحلة التصميم ومن المتوقع إطلاقه في 2027. كما تسجل وصلات الشرائح معدل دقة نقل حالة يبلغ 99%، وهو أقل من الهدف المستهدف البالغ 99.9%.

مع ذلك، يقدم IBM Quantum Nighthawk r3 رؤية واضحة نحو أجهزة كمومية أكبر وأسرع، مع تسريع كبير في الأداء يصل إلى أضعاف أجيال سابقة، ما قد يسرع من تطبيقات الحوسبة الكمومية العملية في المستقبل القريب.