IBM Quantum Nighthawk

Technische Spezifikationen

Der IBM Quantum Nighthawk verfügt über 120 Qubits, die über 218 abstimmbare Koppler in einem quadratischen Gitter verbunden sind. Das entspricht einer Steigerung von über 20 Prozent gegenüber dem Vorgängermodell Heron. Die Architektur ermöglicht die Ausführung von Schaltkreisen mit 30 Prozent höherer Komplexität bei niedrigen Fehlerraten.

Nutzer können Berechnungen mit bis zu 5.000 Zwei-Qubit-Gattern durchführen. IBM kündigt weitere Entwicklungsstufen an: bis zu 7.500 Gatter Ende 2026, 10.000 Gatter im Jahr 2027 und 15.000 Gatter bis 2028 mit 1.000 oder mehr verbundenen Qubits.

Quantum Advantage Tracker

IBM beteiligt sich zusammen mit Algorithmiq, dem Flatiron Institute und BlueQubit an einem Community-Tracker zur Dokumentation von Quantenvorteilen. Der offene Tracker soll Demonstrationen systematisch überwachen und verifizieren.

Sabrina Maniscalco, CEO von Algorithmiq, beschreibt das Projekt: „Das von uns entworfene Modell erforscht Systeme, die so komplex sind, dass es alle bisher getesteten klassischen Methoden in Frage stellt.“ Die Verifizierung werde Zeit in Anspruch nehmen.

Software-Entwicklung

Die Quantensoftware Qiskit wurde erweitert. Dynamische Schaltkreisfähigkeiten ermöglichen eine Genauigkeitssteigerung von 24 Prozent bei über 100 Qubits. Ein neues Ausführungsmodell mit C-API soll HPC-beschleunigte Fehlerkorrektur ermöglichen und die Kosten für präzise Ergebnisse um mehr als das Hundertfache reduzieren.

IBM entwickelt eine C++-Schnittstelle für Qiskit, um die Integration in HPC-Umgebungen zu erleichtern. Bis 2027 plant das Unternehmen die Erweiterung um Bibliotheken für Machine Learning und Optimierung.

Fehlertolerantes Computing

IBM hat den experimentellen Prozessor Quantum Loon angekündigt, der alle Komponenten für fehlertolerantes Quantencomputing demonstrieren soll. Dazu gehören verlustarme Routing-Layer für längere On-Chip-Verbindungen und Technologien zum Zurücksetzen von Qubits.

Bei der Fehlerkorrektur konnte IBM klassische Computerhardware nutzen, um Fehler mithilfe von qLDPC-Codes in Echtzeit (unter 480 Nanosekunden) zu dekodieren. Diese Entwicklung wurde ein Jahr früher als geplant abgeschlossen.

Produktion

Die Herstellung der Quantenprozessor-Wafer erfolgt in einer 300-mm-Fertigungsanlage am Albany NanoTech Complex in New York. IBM konnte dadurch die Entwicklungsgeschwindigkeit verdoppeln und die Zeit für neue Prozessoren halbieren. Die physikalische Komplexität der Quantenchips hat sich verzehnfacht.

Jay Gambetta, Director of IBM Research, kommentiert die Entwicklung: „Wir glauben, dass IBM in der Lage ist, Quantensoftware, -hardware, -fertigung und Fehlerkorrektur schnell zu entwickeln und zu skalieren.“

Technical specifications

The IBM Quantum Nighthawk has 120 qubits connected via 218 tunable couplers in a square lattice. This represents an increase of over 20 percent compared to its predecessor, Heron. The architecture enables the execution of circuits with 30 percent greater complexity at low error rates.

Users can perform calculations with up to 5,000 two-qubit gates. IBM has announced further development stages: up to 7,500 gates by the end of 2026, 10,000 gates in 2027, and 15,000 gates by 2028 with 1,000 or more connected qubits.

Quantum Advantage Tracker

IBM is participating in a community tracker to document quantum advantages, together with Algorithmiq, the Flatiron Institute, and BlueQubit. The open tracker is designed to systematically monitor and verify demonstrations.

Sabrina Maniscalco, CEO of Algorithmiq, describes the project: “The model we designed explores systems that are so complex that it challenges all classical methods tested to date.” Verification will take time.

Software Development

The quantum software Qiskit has been expanded. Dynamic circuit capabilities enable a 24 percent increase in accuracy for over 100 qubits. A new execution model with C-API is designed to enable HPC-accelerated error correction and reduce the cost of accurate results by more than a hundredfold.

IBM is developing a C++ interface for Qiskit to facilitate integration into HPC environments. By 2027, the company plans to expand with libraries for machine learning and optimization.

Fault-tolerant computing

IBM has announced the experimental Quantum Loon processor, which is designed to demonstrate all the components for fault-tolerant quantum computing. These include low-loss routing layers for longer on-chip connections and technologies for resetting qubits.

For error correction, IBM was able to use classical computer hardware to decode errors in real time (under 480 nanoseconds) using qLDPC codes. This development was completed a year ahead of schedule.

Production

The quantum processor wafers are manufactured in a 300 mm fabrication facility at the Albany NanoTech Complex in New York. This has enabled IBM to double its development speed and halve the time required for new processors. The physical complexity of quantum chips has increased tenfold.

Jay Gambetta, Director of IBM Research, comments on the development: “We believe IBM is capable of rapidly developing and scaling quantum software, hardware, manufacturing, and error correction.”