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IBM hat mit Quantum Nighthawk einen neuen Quantenprozessor präsentiert, der deutlich leistungsfähiger als sein Vorgänger sein soll. Bis Ende 2026 will das Unternehmen nachweisen, dass Quantencomputer klassischen Systemen in bestimmten Anwendungen tatsächlich überlegen sind.
Im Mittelpunkt der Ankündigungen steht IBM Quantum Nighthawk, ein Prozessor, der bis Ende 2026 einen messbaren Quantenvorteil gegenüber klassischen Computern ermöglichen soll. Als Quantenvorteil (Quantum Advantage) bezeichnet man den Punkt, an dem ein Quantencomputer praktisch relevante Aufgaben schneller, effizienter oder überhaupt erst lösbar macht als selbst die leistungsfähigsten herkömmlichen Supercomputer. Anders als die reine “Quantenüberlegenheit”, die nur theoretische Berechnungen nachweist, geht es beim Quantenvorteil um echte Anwendungsfälle mit wirtschaftlichem oder wissenschaftlichem Nutzen.
Der Chip verfügt über 120 Qubits sowie 218 abstimmbare Koppler der nächsten Generation. Das ist eine Steigerung um 20 Prozent im Vergleich zum Vorgänger Heron. Die verbesserte Architektur erlaube Nutzern die Ausführung von Schaltkreisen mit 30 Prozent höherer Komplexität bei gleichbleibend niedrigen Fehlerraten.
Niedrige Fehlerraten sind für Quantencomputer entscheidend, da Qubits extrem anfällig für Störungen sind. Anders als klassische Bits können Quantenzustände durch kleinste Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen, elektromagnetische Strahlung oder Vibration “dekohärieren”, also ihre Quanteneigenschaften verlieren. Je mehr Rechenoperationen (Gates) durchgeführt werden, desto mehr summieren sich diese Fehler auf. Eine hohe Fehlerrate macht Berechnungen unbrauchbar, weshalb die Reduktion dieser Fehler eine der größten Herausforderungen beim Bau praktisch nutzbarer Quantencomputer darstellt.
IBM plant, den Nighthawk-Prozessor bis Ende 2025 für Anwender bereitzustellen.
Ambitionierte Roadmap bis 2028
Die Quantum-Roadmap von IBM sieht eine kontinuierliche Steigerung der Leistungsfähigkeit vor: Bis Ende 2026 sollen bis zu 7.500 Gates verarbeitet werden können, 2027 sind 10.000 Gates geplant. Für 2028 strebt IBM sogar 15.000 Zwei-Qubit-Gates an – ermöglicht durch Systeme mit 1.000 oder mehr verbundenen Qubits.
Parallel stellte IBM mit Quantum Loon einen experimentellen Prozessor vor, der alle wesentlichen Komponenten für fehlertolerantes Quantencomputing demonstriert. Diesen Meilenstein will IBM bis 2029 erreichen. Zudem meldete das Unternehmen einen Durchbruch bei der Fehlerkorrektur: Die neue Dekodierungsmethode arbeitet zehnmal schneller als bisherige führende Ansätze, ein Jahr früher als ursprünglich geplant.
Fertigung auf 300-mm-Wafern beschleunigt Entwicklung
Um die Entwicklung zu beschleunigen, hat IBM die Fertigung seiner Quantenprozessoren in eine 300-mm-Wafer-Anlage am Albany NanoTech Complex in New York verlagert. Dieser Schritt hat die Entwicklungsgeschwindigkeit verdoppelt und gleichzeitig die physische Komplexität der Quantenchips um den Faktor zehn erhöht.
Community-Initiative für Quantum Advantage Tracker
Gemeinsam mit Partnern wie Algorithmiq, Forschern des Flatiron Institute und BlueQubit arbeitet IBM zudem an einem offenen, community-geführten Quantum Advantage Tracker. Die Initiative soll neu auftretende Demonstrationen von Quantenvorteilen überwachen und verifizieren.
