IBM Eagle: Der 127-Qubit-Quantenprozessor ist da

Mit dem Eagle verdoppelt IBM die Qubits verglichen zum bisherigen Chip, auch das Quantum System Two befindet sich schon in der Planung.

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Explosionsdarstellung des IBM Eagle
Explosionsdarstellung des IBM Eagle (Bild: IBM)

IBM hat den Eagle vorgestellt, einen Quantenprozessor mit 127 Qubits. Er folgt auf den Hummingbird mit 65 Qubits, aktuell im Einsatz ist hingegen noch der Falcon mit 27 Qubits. Dieser steckt im Quantum System One, weshalb IBM auch einen Ausblick auf das kommende Quantum System Two gegeben hat.

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Als Topologie verwendet IBM für den Eagle das vom Falcon bekannte hexagonale Gitter-Layout, um die doppelte Anzahl an Qubits unterbringen, was die Fehlerrate verringern soll. Wie schon beim Hummingbird R2 wird Multiplexing für das Auslesen der Zustände genutzt, womit die Elektronik und die Verkabelung im Mischungskryostat-Kühlgerät vereinfacht wird.

Um die stark gestiegene Menge an Qubits praktikabel fertigen zu können, setzt IBM überdies auf 3D-Stacking: Der oberste Chip ist die auf einem Interposer basierende Qubit-Plane, gefolgt von der Resonator-Plane zum Auslesen der Zustände, unter welcher wiederum die Wiring-Plane zur Verschaltung (siehe den Metall-Layer klassischer Designs) und der finale Interposer mit CMOS-Technik sowie TSV-Durchkontaktierung liegen.

Quantum System Two in Planung

Der bisherige Quantenprozessor namens Falcon mit seinen 27 Qubits rechnet bereits an diversen Standorten weltweit, darunter Ehningen bei Stuttgart. Er soll für Projekte von Forschungseinrichtungen, Universitäten sowie Unternehmen eingesetzt werden. "Quantencomputing eröffnet neue Möglichkeiten für Industrie und Gesellschaft", sagte Hannah Venzl, Koordinatorin des Fraunhofer-Kompetenznetzwerks Quantencomputing.

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Neben dem in Deutschland gab es ein Quantum System One bisher nur im Quantum Computation Center in Armonk im US-Bundesstaat New York, das im September 2019 eröffnet wurde. Auf das erste europäische System in Deutschland folgte im Juli 2021 eines im japanischen Tokio, außerdem soll in "nicht allzu ferner Zukunft" die Cleveland Clinic im US-Bundesstaat Ohio mit einem Falcon-basierten Quantencomputer ausgerüstet werden und die koreanische Yonsei University hat ebenfalls ein Quantum System One bestellt.

Als Nachfolger ist das Quantum System Two angedacht, es befindet sich derzeit in der Konzeptphase. IBMs Pläne sehen vor, dass hier künftige Quantumprozessoren mit 433 Qubits und 1.121 Qubits eingesetzt werden - diese werden als Osprey und Condor bezeichnet. Das Quantum System Two soll 2023 als Prototyp bereitstehen, wobei IBM mit Bluefors kooperiert, um ein verbessertes Mischungskryostat zu entwickeln.

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