IBM Quantum Nighthawk R2

Quantum ResearchBlogIBM Quantum Nighthawk r2—より多くの回路を、より高速に 高速で独立した量子ビットリセットが、Heronと比較して回路スループットを25倍向上させ、7,500ゲートを超える回路での正確な計算を可能にします。 日付 2026年8月31日 著者 Holger Haas, David McKay, Robert Davis トピック システム, エラー訂正と緩和 このブログを共有する このブログ記事は役に立ちましたか？ はい いいえ 主なポイント: IBM Quantum Nighthawk R2は、独立した高速量子ビットリセットを使用して、毎秒10万以上の回路を実行します。これは、IBM Quantum Heronの最大25倍の回路スループットです。 アクティブ量子ビットリセットは、初期化エラーを約25倍低減し、Heronクラスのゲート忠実度とネイバーセーフ操作を維持します。 IBM Quantum Nighthawk R2は、120個のプログラム可能な量子ビット、218個のカプラー、120個のリセット要素を組み合わせて、合計458個の物理量子要素を備えています。 ミッドサーキットリセットとダイナミックサーキットにより、Nighthawk R2は量子誤り訂正と耐故障性量子コンピューティングの研究のための強力なプラットフォームとなります。 Nighthawk R2は、7,500ゲートを超える回路で正確な結果を提供します。これは、IBM Quantum Roadmapにおける2026年の重要なマイルストーンです。 Nighthawk R2についてさらに詳しく知りたいですか？ IBM Quantum Platformで探索するか、9月10日のウェビナー「Quantum computing performance in practice」に登録してください。 量子優位性の最初のデモンストレーションから、冷却システムのための新しいモジュラーアーキテクチャまで、今年、量子コンピューティングには多くの重要な進歩がありました。現在IBM Quantum Platformで利用可能なIBM Quantum Nighthawk R2により、その進歩は続いています。Nighthawk R2は、IBMにとってこれまでにない最も高速な量子プロセッサです。120個のプログラム可能な量子ビットと画期的な高速量子ビットリセットアーキテクチャを備え、毎秒10万以上の回路を実行できます。これは、今日のIBM Quantum Heronフリートの回路スループットの25倍に相当します。さらに、このプロセッサは、IBM Quantum Roadmapにおける2026年の主要なマイルストーンである、7,500ゲートを超える回路での正確な観測値推定をすでに実証しています。 最近の量子ハードウェアメトリクスに関する投稿で議論されたように、IBMは量子ハードウェアをスケール、品質、速度の3つの基本的な次元で評価しています。Nighthawk R2は、そのr1前モデルのスケールを維持しつつ、品質に的を絞った改善を提供しますが、その最も重要な進歩は速度にあります。IBMの研究者がその改善をどのように実現したかを詳しく見てみましょう。 IBM Quantum Nighthawk R2、IBMにとってこれまでにない最も高速な量子プロセッサは、毎秒10万以上の回路を実行できます。 IBM Quantum Nighthawk R2やその他の世界クラスの量子システムにアクセスするには、IBM Quantum Platformをご覧ください。新規ユーザーは無料アカウントを作成して、今日から始めることができます。また、9月10日のウェビナーでNighthawk R2についてさらに詳しく知ることができます。こちらから登録してください。 独立した高速量子ビットリセットによる計算の加速 IBM Quantum Nighthawk R2は、量子コンピューティングにおける長年のボトルネック、つまり回路実行間で量子ビットがリセットされるのを待つ時間を解決します。すべての量子回路は、既知の状態に準備された量子ビットで始まり、量子ビットの測定で終わります。実行間では、次のショットを開始する前に、量子ビットは基底状態に戻る必要があります。IBM Quantum Heronを含む以前の世代のIBM Quantumプロセッサでこれを達成するために、ダイナミックサーキットによって強化された条件付きリセットと呼ばれる手法に依存しています。プロセッサは量子ビットの状態を測定し、それが|1⟩状態にある場合、量子ビットを基底状態にフリップするビットフリップゲート（特にπパルス）を適用します。しかし、条件付きリセットは測定の忠実度に制限されており、計算状態の外に漏れ出した量子ビットをリセットすることはできません。完全なリセットを保証するために、システムは回路実行間に数百マイクロ秒の間アイドル状態にする必要があります。 Nighthawk R2は、条件付きリセットとアイドル時間を、散逸リセットガジェットに置き換えます。各プログラム可能な量子ビットは、高ダイナミックレンジのチューナブルカプラーを介して、要求に応じて基底状態に戻すコールド環境にリンクされています。そのカプラーをアクティブにすると、量子ビットの効果的なT1（エネルギーを保持する時間を示す尺度）が、中央値約200マイクロ秒から約25ナノ秒に低下し、大幅に高速な高品質リセットが可能になります。 重要なのは、このアクティブ量子ビットリセットは、隣接する量子ビットを妨害しない一方で、回路実行間のアイドル時間をわずか1マイクロ秒にまで短縮することです。その結果、システムが時間内に実行できる有用な計算の量劇的に増加します。 Nighthawk R2は、毎秒10万回路を実行でき、Heron（毎秒約4,000回路）の25倍の速度向上を実現します。実際には、研究コミュニティで一般的な大規模で反復的なワークロードで最も顕著な利点が見られます。アドバンテージ候補回路での初期テストでは、精度を失うことなく実行時間が最大10倍高速になることが示唆されています。これを達成するには、ユーザーが直接プログラムするよりも多くの制御可能な量子要素が必要です。Nighthawk R2の120個のプログラム可能な量子ビットは、218個の専用カプラーと120個の独立した量子ビットリセット要素（プログラム可能な量子ビットごとに1つペアになっている）によってサポートされており、合計458個の物理量子要素を備えています。エンジニアリングの観点から、これらの追加のカプラーとリセット要素は、プログラム可能な量子ビットとほぼ区別がつかないため、Nighthawk R2はIBMがこれまでに製造した中で最も複雑な量子プロセッサとなっています。 品質を損なうことなく速度を向上させる もちろん、たとえ最も高速な量子プロセッサであっても、その速度が有用で正確な計算に必要な忠実度を犠牲にするものであれば、ほとんど価値がありません。Nighthawk R2は、前モデルの品質を維持するだけでなく、重要な改善をもたらします。新しい高速リセット機能は、量子ビットを基底状態に積極的に冷却するため、デバイス全体で初期化エラーが約25倍削減されます。メカニズムは単純です。よりクリーンな開始状態は、より正確な結果をもたらします。重要なのは、Nighthawk R2は、他の場所でのパフォーマンスを犠牲にすることなく、これらの利点を実現することです。はるかに高速で動作しながらも、Heronクラスのゲート忠実度を維持し、隣接する量子ビットのパフォーマンスを低下させることなく、個々の量子ビットリセットを実行します。ネイバーセーフ量子ビットリセットは、Nighthawkのスクエアラティスアーキテクチャにとって重要です。このアーキテクチャでは、ほとんどの量子ビットが、以前のアーキテクチャの2つまたは3つと比較して4つの最も近い隣接量子ビットに接続されており、回路設計における複雑さと効率を高めることができます。その結果、より多くの量子計算を実行するだけでなく、より有用な量子計算を実行するプロセッサが誕生しました。 量子優位性およびNighthawk R2でのその他の初期結果 Nighthawk R2の速度と品質の向上は、その量子計算能力のエキサイティングなデモンストレーションをすでに可能にしています。例えば、信頼性の高い量子計算による量子優位性の最近のデモンストレーションに続いて、研究者はNighthawk R2を使用して、UChicagoとIBMの協力で元々開発されたドーピングされたクリフォードサンプリング優位性実験を実行しました。これらの実験は、今日の量子コンピュータで量子コードが、最先端の古典的シミュレーション手法の範囲を超える計算を実行するためにすでにどのように使用できるかを示しており、同時に計算が正しく実行されたことへの信頼を提供しています。Heronプロセッサと比較してNighthawk R2の接続性が向上したことで、より広範な回路と問題クラスにわたる量子優位性のデモンストレーションがさらに増えることが予想されます。さらに、Nighthawk R2は、7,500ゲートを含む回路で確率的誤差増幅（PEA）を使用した正確な観測値推定を実証しました。これは、ますます複雑な量子回路の信頼性の高い実行に向けた重要なマイルストーンであり、2026年のIBM Quantum Roadmapの主要なターゲットです。利点は、アプリケーションを直接探求する実験にも及びます。今年初めに報告された中性子散乱シミュレーションでは、Nighthawk R2のスループットの向上により12倍の速度向上が実現し、スペクトルが生成されました。