IBM sposta il prossimo traguardo del calcolo quantistico dalla velocità di un singolo processore alla connessione di più chip. Il nuovo Nighthawk r3, annunciato l’11 novembre 2026, è progettato per eseguire 10.000 operazioni quantistiche su 520 qubit programmabili. Nel 2027 l’azienda prevede di collegarne due e arrivare a un sistema da 1.040 qubit.
Il piano porta avanti la strategia modulare di IBM, ma descrive una tappa futura: r3 deve ancora essere realizzato e la configurazione con oltre mille qubit è una previsione aziendale.
Il risultato già disponibile è Nighthawk r2, che IBM dichiara capace di superare 100 mila campioni al secondo e di eseguire circuiti con oltre 7.500 operazioni su 120 qubit. La differenza tra ciò che è operativo e ciò che è in roadmap è centrale per valutare la notizia.
Per le applicazioni scientifiche, la sola quantità di qubit non basta. Un computer quantistico restituisce risultati attraverso campioni, ottenuti ripetendo l’esecuzione di un circuito; raccoglierne milioni o miliardi può richiedere molto tempo. IBM punta quindi a combinare più qubit, operazioni affidabili e maggiore velocità di esecuzione, così da affrontare circuiti più complessi entro tempi e costi compatibili con la ricerca applicata.
| Configurazione prevista | Quanti e collegamenti | Obiettivo |
|---|---|---|
| Un processore Nighthawk r3 | 520 qubit programmabili; 2.034 qubit fisici | Fino a 10.000 operazioni |
| Due processori Nighthawk r3 | 10 interconnessioni l-coupler | Sistema da 1.040 qubit previsto per il 2027 |
Schema basato sulla configurazione descritta da IBM. Fonte: IBM Newsroom.
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Che cosa cambia con r3
Il processore r3 mantiene la connettività a reticolo quadrato e le operazioni rapide introdotte con r2. Secondo IBM, offrirà 520 qubit programmabili e 2.034 qubit fisici, con una capacità progettata per 10mila operazioni quantistiche. L’azienda introduce inoltre dieci collegamenti tra chip, chiamati l-coupler, per trasferire stati quantistici tra processori e costruire sistemi più grandi.
La distinzione tra qubit programmabili e fisici conta: i primi sono quelli utilizzabili per i calcoli; il numero complessivo include anche quelli impiegati nelle connessioni e nelle funzioni necessarie all’architettura. Perciò 2.034 qubit fisici non equivalgono a 2.034 qubit disponibili per programmare un algoritmo. Il valore programmabile indicato per r3 è 520 per processore.
Il collegamento tra chip è uno dei passaggi più delicati della modularità. A fine ottobre IBM ha descritto un esperimento con due processori Nighthawk r1 uniti da quattro l-coupler: il trasferimento dello stato quantistico ha raggiunto una fedeltà media del 99%, con un risultato massimo del 99,3%. La prova sostiene la fattibilità del collegamento, ma non dimostra ancora il funzionamento del sistema r3 completo da 1.040 qubit.
Nighthawk R2 porta la velocità nei carichi di lavoro
La roadmap r3 si appoggia ai risultati che IBM attribuisce alla generazione disponibile. Nighthawk r2 usa un sistema di reset rapido dei qubit per ridurre il tempo tra le esecuzioni dei circuiti; IBM indica un throughput fino a 100 mila campioni al secondo e risultati accurati su circuiti con oltre 7.500 operazioni a due qubit su 120 qubit programmabili.
IBM riferisce che clienti e partner, tra cui E.ON, Algorithmiq e Q-CTRL, hanno eseguito più di 34 miliardi di circuiti su r2 e riportato miglioramenti fino a 19 volte rispetto a precedenti processori IBM. Sono risultati su carichi di lavoro specifici, con metriche e condizioni che possono variare: non costituiscono una misura unica della velocità di ogni applicazione quantistica.
Un caso riguarda E.ON, che ha riferito un’accelerazione di 15 volte in esperimenti di machine learning quantistico per ottimizzare le reti energetiche. IBM e Oak Ridge National Laboratory hanno invece ottenuto, in una simulazione di materiali magnetici, un’esecuzione 12 volte più rapida rispetto al lavoro precedente su Heron. Su un esperimento con Algorithmiq dedicato a un materiale quantistico eterogeneo, IBM indica un’esecuzione otto volte più rapida rispetto alla versione iniziale su Heron.
In quest’ultimo caso IBM stima anche che i metodi classici basati su reti tensoriali richiederebbero 240 volte più memoria per raggiungere un’accuratezza comparabile. È una stima riferita a quello specifico circuito e a quei metodi di simulazione; non dimostra che ogni problema sia ormai più conveniente o più rapido su un computer quantistico.
Il calcolo quantistico resta ibrido
Più circuiti e più campioni aumentano anche il lavoro di preparazione, correzione e analisi dei risultati. Per questo IBM sta integrando processori quantistici e calcolo classico ad alte prestazioni (HPC) nella Quantum Platform, dove gli utenti possono coordinare flussi di lavoro dal proprio computer o da un supercomputer. La parte classica serve, tra l’altro, a mitigare gli errori e a elaborare i dati prodotti dal dispositivo quantistico.
IBM cita un flusso sviluppato con RIKEN per la diagonalizzazione quantistica basata su campioni (SQD): nella nuova piattaforma sarebbe stato eseguito circa cinque volte più velocemente, con cento volte più calcoli rispetto allo studio originario.
In un altro risultato, Cleveland Clinic e RIKEN hanno elaborato automaticamente 608 milioni di campioni per modellare strutture biologicamente rilevanti, con una velocità 33 volte superiore rispetto al flusso senza automazione. Il comunicato IBM descrive questi risultati come miglioramenti del workflow ibrido, non come prestazioni del solo processore quantistico.
L’integrazione è anche il contesto della piattaforma di co-progettazione annunciata il 5 novembre da IBM, AMD e Oak Ridge National Laboratory. Il progetto mette in collegamento sistemi quantistici e il supercomputer Umbra, basato su acceleratori AMD, per studiare come distribuire le attività di correzione degli errori tra hardware quantistico e classico.
Il traguardo dei 1.000 qubit non è ancora la tolleranza agli errori
La configurazione r3 da 1.040 qubit prevista per il 2027 è un passaggio di scala, mentre la tolleranza agli errori richiede anche qubit logici stabili, correzione continua e circuiti molto più lunghi. La roadmap pubblicata da IBM colloca più avanti Starling, un sistema fault-tolerant che l’azienda mira a realizzare nel 2029 e che dovrebbe eseguire circuiti da 100 milioni di operazioni.
Il passo annunciato per r3 è dunque tecnico e misurabile: più qubit programmabili su un singolo processore e collegamenti progettati per combinarne due. Le prove su r2 mostrano che il throughput e l’integrazione con l’HPC possono accelerare esperimenti selezionati.
La sfida successiva sarà mantenere qualità e prestazioni quando il sistema modulare cresce, e dimostrare che i vantaggi ottenuti si traducono in risultati riproducibili su problemi scientifici e industriali di interesse.
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