IBM Ungkap Nighthawk r3, Prosesor Kuantum 520 Qubit dengan Target Sistem 1.040 Qubit pada 2027

DIGIBERITA.COM – IBM mengumumkan target desain untuk Nighthawk r3, sebuah prosesor kuantum superkonduktor generasi berikutnya, pada 11 November 2026. Prosesor ini dirancang untuk menjalankan 10.000 operasi kuantum pada 520 qubit yang dapat diprogram. Dari total 2.034 qubit fisik di dalam chip tersebut, sebanyak 520 di antaranya merupakan qubit yang dapat diprogram. IBM juga berencana menghubungkan dua chip Nighthawk r3 pada 2027 untuk membangun sistem dengan total 1.040 qubit yang dapat diprogram. Langkah ini disebut sebagai bagian dari upaya perusahaan untuk bergerak menuju komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan (fault-tolerant).

Meski terdengar besar, angka-angka untuk Nighthawk r3 tersebut masih berupa target pengembangan, bukan hasil pengukuran dari prosesor yang sudah jadi. IBM belum mengungkapkan tolok ukur kinerja untuk arsitektur r3 yang telah rampung. Perusahaan juga tidak menyebutkan jadwal rilis yang spesifik untuk Nighthawk r3 dalam pengumuman ini. Kecepatan sampling untuk r3 pun masih belum diungkapkan. Selain itu, IBM belum memublikasikan tingkat kesalahan gerbang (gate error rate) untuk prosesor baru tersebut.

Prosesor yang saat ini sudah tersedia dan memiliki data hasil pengukuran adalah Nighthawk r2, yang diperkenalkan pada September 2026. Nighthawk r2 memiliki 120 qubit yang dapat diprogram dari total 458 qubit fisik. Prosesor ini mampu menjalankan lebih dari 7.500 operasi kuantum dengan akurasi tinggi. Kecepatannya mencapai hingga 100.000 sampel per detik. Menurut penjelasan teknis IBM, Nighthawk r2 menggunakan teknik reset qubit cepat yang menghasilkan throughput hingga 25 kali lipat dibandingkan prosesor Heron.

Sejumlah pelanggan dan mitra IBM, yaitu E.ON, Algorithmiq, dan Q-CTRL, telah menjalankan lebih dari 34 miliar sirkuit kuantum di Nighthawk r2. Mereka melaporkan peningkatan kecepatan hingga 19 kali lipat dibandingkan prosesor IBM sebelumnya, tetapi hanya untuk beban kerja tertentu. E.ON melaporkan percepatan 15 kali dibandingkan Heron pada tugas machine learning kuantum untuk optimasi jaringan listrik. Simulasi material magnetik yang dilakukan IBM bersama Oak Ridge National Laboratory (ORNL) memberikan hasil yang sesuai dengan eksperimen hamburan neutron, dengan percepatan 12 kali dibandingkan Heron. Sementara itu, Algorithmiq mencatat percepatan 8 kali dibandingkan Heron untuk simulasi dinamika material kuantum yang tidak homogen.

Dalam memahami angka-angka tersebut, jumlah operasi dan kecepatan sampling perlu dibedakan. Jumlah operasi menggambarkan skala sebuah komputasi, sedangkan kecepatan sampling berkaitan dengan eksekusi berulang untuk mengumpulkan hasil pengukuran. Tergantung pada jenis masalahnya, presisi sampling bisa membutuhkan jutaan hingga miliaran kali pengukuran. Menurut IBM, mensimulasikan sirkuit panjang dengan metode tensor network terdepan pada konektivitas kisi persegi milik Nighthawk r2 akan membutuhkan memori sekitar 240 kali lebih besar dibandingkan pada kisi heavy-hex. Perlu dicatat, angka 34 miliar sirkuit, percepatan 19 kali, dan estimasi 240 kali itu berasal dari IBM dan mitranya, bukan dari pengujian ulang secara independen.

Untuk menghubungkan beberapa chip, IBM akan melengkapi Nighthawk r3 dengan 10 saluran yang disebut “l-coupler”, sambil tetap mempertahankan konektivitas qubit berpola kisi persegi (square lattice). Dalam sebuah demonstrasi, IBM menghubungkan dua prosesor Nighthawk r1 generasi awal menggunakan empat l-coupler. Hasilnya, fidelitas transfer keadaan kuantum rata-rata mencapai 99 persen, dengan nilai tertinggi 99,3 persen. Target IBM ke depan adalah fidelitas sebesar 99,9 persen. Hasil ini merupakan uji pada komponen teknologi, sehingga belum berarti sistem gabungan 1.040 qubit sudah berhasil dijalankan.

IBM juga menyampaikan bahwa untuk pertama kalinya mereka menghubungkan dua modul pendingin kriogenik secara fisik dan mengoperasikannya sebagai satu sistem pendingin. Sistem tersebut mencapai suhu operasional dalam waktu kurang dari lima hari. Suhunya juga berhasil dipertahankan di bawah 15 milikelvin, atau sekitar minus 273,135 derajat Celsius. Sama seperti uji konektor antar-chip, capaian ini adalah hasil untuk komponen tertentu. Dengan kata lain, hasil tersebut belum menunjukkan sistem lengkap yang sudah selesai dibangun.

Jay Gambetta, Direktur IBM Research sekaligus IBM Fellow, menekankan bahwa komputasi kuantum yang praktis membutuhkan akurasi komputasi sekaligus kecepatan eksekusi yang memadai. IBM memperkirakan arsitektur Nighthawk akan mampu menangani beban kerja ilmiah dan industri yang semakin menuntut seiring bertambahnya kapasitas perangkat keras. Perusahaan juga mengumumkan peningkatan pada IBM Quantum Platform yang menyatukan sumber daya kuantum dan klasik dalam lingkungan yang lebih terintegrasi. IBM memosisikan infrastruktur kuantumnya untuk riset serta potensi penerapan di bidang energi, kimia, ilmu material, dan optimasi komputasi. Namun, IBM belum memberikan proyeksi pendapatan maupun target adopsi komersial untuk Nighthawk r3.

Beberapa hari sebelumnya, pada 6 November 2026, IBM mengumumkan bahwa IBM Quantum System Two bertenaga Nighthawk sudah beroperasi di Hyde Park Labs, Chicago, dengan operasional yang dikelola oleh University of Chicago. Blog IBM menyebutkan bahwa sistem di Chicago tersebut menggunakan prosesor Nighthawk r2. Chairman dan CEO IBM, Arvind Krishna, mengatakan perusahaan kini dapat memberikan “hasil yang berguna secara ilmiah” bagi organisasi di Illinois maupun di luar negara bagian tersebut. Negara Bagian Illinois memberikan hibah sebesar 25 juta dolar AS kepada Dewan Pengawas University of Illinois yang mewakili Illinois Quantum and Microelectronics Park (IQMP). Sistem ini nantinya akan dipindahkan ke IQMP untuk menjadi fasilitas inti National Quantum Algorithm Center (NQAC).

Dalam peta jalannya, IBM menargetkan komputer kuantum toleran kesalahan bernama “Starling” pada 2029. Starling dirancang dengan 200 qubit logis dan sirkuit hingga 100 juta gerbang. Nighthawk r3 dan sistem 2027 masih berada di tahap sebelum tercapainya toleransi kesalahan penuh. Beinsure juga mengingatkan bahwa jumlah qubit saja tidak otomatis membuktikan toleransi kesalahan atau keunggulan kuantum secara komersial. Kegunaan sistem kuantum tetap bergantung pada tingkat kesalahan, kecepatan eksekusi sirkuit, dan efisiensi perhitungan yang dilakukan berulang kali.

Sumber: Beinsure, XenoSpectrum

Foto: Luistxo / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0); Íñigo Sierra / Irekia – Eusko Jaurlaritza / Wikimedia Commons (CC BY 4.0)

Penulis: Tim Penulis