IBM, Oak Ridge National Lab und AMD starten Quantum-Classical Co-Design-Plattform für fortschrittliche Quantenfehlerkorrektur

Tendela Briefing · 5 Nov 2026 · 14:05 UTC

Image: IBM · Source

IBM, Oak Ridge National Laboratory und AMD haben eine neue Co-Design-Plattform vorgestellt, die IBMs 120-Qubit Quantum Nighthawk Prozessor mit ORNLs AMD-betriebenem Umbra HPC-System integriert, um die Quantenfehlerkorrekturforschung zu beschleunigen. Ziel ist die Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputer bis 2028.

IBM, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) und AMD haben eine neuartige Co-Design-Plattform enthüllt, die Quantencomputing eng mit klassischem Hochleistungsrechnen verbindet, um die Quantenfehlerkorrektur voranzutreiben – ein entscheidender Schritt hin zu praktischen, zuverlässigen Quantencomputern. Diese Zusammenarbeit steht im Einklang mit der Quantum Genesis-Mission des US-Energieministeriums, die darauf abzielt, bis 2028 einen wissenschaftlich relevanten Quantencomputer zu realisieren.

Die Plattform kombiniert den hochmodernen IBM Quantum Nighthawk Prozessor von IBM, der 120 programmierbare Qubits besitzt – IBMs bisher größter Quantenprozessor – mit ORNLs Umbra-Hochleistungsrechnersystem. Umbra wird von AMD Instinct MI355X GPUs und AMD EPYC CPUs der 5. Generation angetrieben und liefert die klassische Recheninfrastruktur, die notwendig ist, um die Fehlerkorrekturforschung durch Dekodierungsoptimierung und Softwareorchestrierung zu unterstützen.

Die Quantenfehlerkorrektur ist essenziell, um die Anfälligkeit quantenmechanischer Informationen gegenüber Rauschen und Fehlern zu überwinden und zu ermöglichen, dass Quantensysteme komplexe und bedeutungsvolle Berechnungen zuverlässig durchführen. Frühere Fortschritte haben Fehlerkorrekturtechniken demonstriert, die Quanteninformationen schützen und quantenmechanische Vorteile gegenüber klassischen Methoden erzielen. Die Skalierung dieser Techniken hängt jedoch entscheidend von nahtloser quantum-klassischer Integration ab, die diese neue Plattform erleichtert.

Der IBM Quantum Nighthawk Prozessor verfügt über fortschrittliche Merkmale wie ein Anschlusslayout in Quadratgitterform und unabhängige, schnelle Qubit-Reset-Fähigkeiten, wodurch er mehr als 100.000 Schaltkreise pro Sekunde ausführen kann – 25-mal schneller als sein Vorgänger, der IBM Quantum Heron. Diese Eigenschaften ermöglichen genauere, großskalige Quantenberechnungen mit Schaltkreisen von tausenden Toren, was für das Testen von Fehlerkorrekturprotokollen entscheidend ist.

Durch diese Integration können Forschende verschachtelte Codes, Raum-Zeit-Codes, algorithmusbewusste Decoder und hardwarebewusste Schaltungsoptimierungen in einem einheitlichen quantum-klassischen Stack erforschen. Dieser Ansatz integriert sich zudem mit ORNLs Oak Ridge Leadership Computing Facility und fördert so eine ganzheitliche Entwicklung von Quantentechnologie, künstlicher Intelligenz und Hochleistungsrechnen.

Der fortlaufende Fortschritt von IBM, einschließlich Demonstrationen mit bis zu 70 logischen Qubits und über 400 harten Operationen, unterstreicht den Bedarf an einer etwa 230-fachen Steigerung der Anzahl harter Operationen, um das DOE-Ziel für 2028 von 100 logischen Qubits mit 100.000 harten Operationen zu erreichen. Die klassischen Rechenressourcen der Plattform sollen zusammen mit der Quantenhardware diesen Skalierungsprozess beschleunigen.

Die Zusammenarbeit baut auf bestehenden Partnerschaften zwischen IBM, ORNL und AMD auf, einschließlich gemeinsamer Forschung in quantum-klassischen Simulationen und effizienten Algorithmen zur Quantenfehlerdekodierung für AMD-GPUs. Die neue Plattform stellt einen strategischen Schritt in Richtung IBMs zukünftigem IBM Quantum Starling fehlertolerantem Quantencomputer und dem Aufkommen hybrider Supercomputing-Architekturen dar, die Quanten- und klassische Verarbeitung verschmelzen.

Mit diesem Start positionieren sich IBM, ORNL und AMD an der Spitze der Quantencomputing-Forschung und leisten einen wichtigen Beitrag mit Werkzeugen und Infrastruktur zur Verwirklichung skalierbarer, fehlertoleranter Quantenmaschinen, die komplexe wissenschaftliche Herausforderungen über klassische Grenzen hinaus adressieren können.