IBM 宣布通过 IBM Quantum Platform 提供其量子处理器 IBM Quantum Nighthawk r2，此举着重于增加单次运行期间能够执行的有用计算量，而不是仅仅增加量子比特数量。该系统包含 120 个可编程量子比特，IBM 表示，它能够每秒执行超过 10 万个电路，即达到 Heron 处理器约每秒 4000 个电路这一速率的 25 倍。
该公司将这一改进归因于一种能够快速、独立地重置量子比特的新架构。据 IBM 称，Nighthawk r2 还在包含超过 7500 个门的电路上取得了精确结果，公司将这一成就列为其 2026 年路线图的目标之一。
消除电路之间的瓶颈
量子电路需要在执行前让量子比特从已知状态开始，并在测量后、运行下一个电路前将其恢复到基态。在包括 Heron 在内的早期世代中，IBM 依赖条件重置：先测量量子比特的状态，如果其处于 |1⟩ 状态，再施加一个翻转脉冲。但这种方法会受到测量精度的影响，也无法处理逸出计算子空间的量子比特，因此可能需要等待长达数百微秒。
Nighthawk r2 以 IBM 所称的 耗散式重置装置（dissipative reset gadget）取代了这种方法。每个可编程量子比特都通过一个具有高动态范围的可调谐连接器与低温环境相连。连接器启用后，有效弛豫时间 T1 会从约 200 微秒的平均值降至约 25 纳秒。该公司表示，电路运行之间的空闲时间可缩短至 1 微秒，同时相邻量子比特不会受到干扰。
其优势尤其体现在大规模重复工作负载中。IBM 表示，在最初针对可能展现量子优势的电路进行的测试中，在不损失精度的情况下，速度提升最高达到 10 倍。据该公司称，该系统还将中子散射模拟速度提升了 12 倍，并能在约 60 秒内生成可直接与实验室数据比较的光谱。
组件数量超过公布的量子比特数
该处理器并不只由可编程量子比特组成。除 120 个量子比特外，Nighthawk r2 还包含 218 个专用连接器和 120 个独立重置元件，使实际量子元件总数达到 458 个。IBM 将该系统称为其迄今制造的最复杂量子处理器，因为额外的支持元件需要具备控制能力和制造工艺，其重要性不亚于用户直接编程的量子比特。
IBM 表示，该处理器保持 Heron 级别的门精度，同时将初始化错误降低了约 25 倍。重置机制还经过设计，可确保相邻量子比特的安全，这对于方形网格架构十分重要。在该架构中，大多数量子比特与四个邻居相连，而早期架构中通常只有两个或三个邻居。
对纠错研究的直接意义
新的重置机制不仅能在电路之间工作，也能在电路执行过程中工作。这使其适用于包含执行期间量子比特测量的动态电路，而这种机制被广泛用于许多错误检测与纠错协议，以及结合量子和经典计算的工作流程。
IBM 指出，反复重用辅助量子比特的能力支持包括时空检验在内的实验，也支持涉及逻辑量子比特的研究。此外，研究人员还使用 Nighthawk r2 开展了与可信量子计算演示相关的掺杂 Clifford 采样实验，并利用概率误差放大（Probabilistic Error Amplification）技术，在超过 7500 个门的电路上估计可观测量。
实际会发生什么变化？
这里的核心改进并不只是量子比特数量这一数字，而是在保持 IBM 所比较的 Heron 处理器质量水平的同时，减少执行操作之间的非生产性时间。这可能让研究人员在同一次资源分配中完成更多实验，并减少重复工作负载和动态电路中重新初始化所耗费的时间。
不过，文中所述的性能数字和实验结果均来自 IBM 自身的公告，来源没有提供独立比较，也没有完整说明测量条件以及系统在该平台上的可用性限制。因此，Nighthawk r2 代表了量子硬件发展路径上的重要进展，但它本身并不能证明已经在实用规模上实现容错量子计算；它提供的是一个更快的实验平台，用于研究这一发展方向。