Κβαντικός υπολογιστής με ρεκόρ και περισσότερα από 1.000 qubits

Η αμερικανική εταιρεία Atom Computing δημιουργεί τον πρώτο κβαντικό υπολογιστή με 1.180 qubits, ο οποίος μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια του μηχανήματος.

Ο μεγαλύτερος κβαντικός υπολογιστής που κατασκευάστηκε από την Atom Computing. Φωτογραφία: Atom Computing

Ο πρώτος κβαντικός υπολογιστής στον κόσμο έχει πάνω από διπλάσια κβαντικά bits (qubits) από τον προηγούμενο κάτοχο του παγκόσμιου ρεκόρ, τον Osprey της IBM (433 qubits). Ενώ περισσότερα qubits δεν σημαίνουν απαραίτητα καλύτερη απόδοση, ένας μεγάλος αριθμός qubits είναι απαραίτητος για μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές χωρίς σφάλματα, σε αντίθεση με τις σημερινές θορυβώδεις ερευνητικές μηχανές. Οι μεγαλύτεροι κβαντικοί υπολογιστές, όπως αυτοί της IBM και της Google, χρησιμοποιούν υπεραγώγιμα κυκλώματα που ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αλλά η μηχανή που κατέρριψε το ρεκόρ από την νεοσύστατη εταιρεία της Καλιφόρνια, Atom Computing, έχει 1.180 qubits, χρησιμοποιώντας ουδέτερα άτομα που συγκρατούνται στη θέση τους από λέιζερ σε ένα δισδιάστατο πλέγμα, ανέφερε το New Scientist στις 24 Οκτωβρίου.

Ένα πλεονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι ότι είναι εύκολο να κλιμακωθεί το σύστημα και να προστεθούν περισσότερα qubits στο δίκτυο, σύμφωνα με τον Rob Hays, Διευθύνοντα Σύμβουλο της Atom Computing. Οποιοσδήποτε χρήσιμος μελλοντικός κβαντικός υπολογιστής που δεν παρουσιάζει σφάλματα (μια ιδιότητα που ονομάζεται ανοχή σφαλμάτων) θα χρειαστεί τουλάχιστον δεκάδες χιλιάδες qubits διόρθωσης σφαλμάτων που θα λειτουργούν παράλληλα με το qubit προγραμματισμού.

«Αν απλώς κλιμακώσουμε τα qubits σε δεκάδες, όπως κάνουν τα περισσότερα υπεραγώγιμα συστήματα και συστήματα παγίδευσης ιόντων σήμερα, θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να φτάσουμε στην εποχή των μηχανών ανεκτικών σε σφάλματα. Με την προσέγγιση του ουδέτερου ατόμου, μπορούμε να φτάσουμε εκεί πολύ πιο γρήγορα», εξηγεί ο Hays. Σύμφωνα με αυτόν, η ομάδα Atom Computing στοχεύει να αυξάνει τον αριθμό των qubits στη μηχανή κατά περίπου 10 φορές κάθε δύο χρόνια.

Σε αντίθεση με τα συμβατικά bit υπολογιστών, τα οποία είναι είτε 1 είτε 0, τα qubits είναι πιο ποικίλα, με μια σειρά από διαφορετικά χαρακτηριστικά ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους. Τα ουδέτερα άτομα είναι πιο κατάλληλα για κβαντική διεμπλοκή, ένα παράξενο κβαντικό φαινόμενο στο οποίο δύο qubits συνδέονται και μπορούν να επηρεάσουν το ένα το άλλο ακόμη και σε τεράστιες αποστάσεις. Είναι επίσης πιο σταθερά. Το qubit στον υπολογιστή της Atom Computing εμποδίζει την κατάρρευση της κβαντικής κατάστασης, επιτυγχάνοντας έτσι ανοχή σφαλμάτων, για σχεδόν ένα λεπτό. Συγκριτικά, ο υπολογιστής Osprey της IBM έχει χρόνο σύνδεσης qubit μόλις 70 έως 80 μικροδευτερόλεπτα.

Ο μεγάλος χρόνος συνοχής προέρχεται από το άτομο του υττερβίου που ο Hays και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν ως qubit. Οι περισσότερες μηχανές ουδέτερων ατόμων χρησιμοποιούν τα ηλεκτρόνια του ατόμου ως κβαντικά στοιχεία για να εκτελούν υπολογισμούς, αλλά διαταράσσονται εύκολα από τα ισχυρά λέιζερ που χρησιμοποιούνται για να τα συγκρατούν στη θέση τους. Με το υττερβίο, οι ερευνητές μπόρεσαν να επωφεληθούν από ένα κβαντικό χαρακτηριστικό του πυρήνα του ατόμου που ονομάζεται σπιν (η εγγενής στροφορμή του σωματιδίου), το οποίο είναι λιγότερο ευάλωτο σε διαταραχές. Σύμφωνα με τον ερευνητή της Atom Computing, Ben Bloom, ο πυρήνας δεν αλληλεπιδρά με το εξωτερικό του περιβάλλον τόσο έντονα όσο το ηλεκτρόνιο.

Επειδή τα qubits έχουν τόσα πολλά διαφορετικά χαρακτηριστικά, είναι δύσκολο να τα συγκρίνουμε μεταξύ διαφορετικών μηχανών. Ωστόσο, ο Bloom είπε ότι η μηχανή της Atom Computing έχει την ίδια επεξεργαστική ισχύ με τον υπολογιστή της IBM. Η ομάδα ελπίζει να διαθέσει τον υπολογιστή στους πελάτες του χρόνου για εφαρμογές cloud computing.

Αν Χανγκ (Σύμφωνα με το New Scientist )

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/may-tinh-luong-tu-pha-ky-luc-voi-hon-1-000-qubit-4668760.html