IBM и Google разрабатывают квантовые вычислительные системы с сотнями тысяч и миллионами кубитов; ожидается, что работа над ними будет завершена в течение ближайших 10 лет.
Квантовый компьютер IBM. Фото: IBM
В конце прошлого года IBM установила рекорд, создав самый большой квантовый компьютер с процессором на 433 квантовых бита, или кубита, единиц квантовой обработки информации. На саммите G7 компания объявила о ещё более масштабной цели: создать компьютер на 100 000 кубитов в течение следующих 10 лет.
IBM заявляет, что потратит 100 миллионов долларов на создание суперкомпьютера, способного решать задачи, которые не под силу ни одному другому суперкомпьютеру. Идея заключается в том, чтобы использовать этот 100 000-кубитный компьютер в сочетании с лучшими суперкомпьютерами для создания новых лекарств, новых удобрений, новых составов для аккумуляторов и множества других приложений.
Квантовые вычисления обрабатывают информацию, используя свойства элементарных частиц. Электроны, атомы и малые молекулы могут находиться в нескольких энергетических состояниях одновременно. Этот процесс называется суперпозицией, и состояния частиц могут быть связаны между собой. Каждый кубит может одновременно находиться в состояниях 0 и 1, а не 0 или 1, как обычный компьютерный бит, что позволяет выполнять несколько вычислений одновременно.
Квантовый компьютер с миллионом кубитов
Несмотря на свои обещания, квантовые компьютеры пока не способны на что-то полезное, чего не могут обычные суперкомпьютеры. Это связано с тем, что у них недостаточно кубитов, а квантовые вычислительные системы легко нарушаются небольшими помехами, называемыми шумом.
Исследователи прогнозируют, что квантовым вычислительным системам придется существенно масштабироваться, чтобы они могли выделять значительную часть кубитов на исправление ошибок, вызванных шумом.
Таким образом, возможности квантового компьютера определяются не только количеством кубитов. Существуют также конкретные сведения о том, как устроены кубиты, как можно исправить ошибки, вызванные шумом, и как их можно использовать на практике.
Google заявляет, что в этом десятилетии разработает квантовый компьютер с миллионом кубитов. Фото: Reuters
IBM — не единственная компания, которая ставит перед собой высокие цели. Google заявляет, что к концу десятилетия хочет создать квантовый компьютер с миллионом кубитов, при этом только 10 000 кубитов будут использоваться для вычислений, а остальные — для коррекции ошибок.
IonQ планирует к 2028 году иметь 1024 «логических кубита», каждый из которых будет состоять из схемы коррекции ошибок из 13 физических кубитов. PsiQuantum, как и Google, также стремится создать квантовый компьютер с миллионом кубитов, но не раскрывает сроки или конфигурации коррекции ошибок.
Нет никаких гарантий успеха.
В настоящее время кубиты IBM изготавливаются из сверхпроводящих металлических колец, которые при температуре милликельвина (чуть выше абсолютного нуля, или -273 градуса Цельсия) напоминают атомы. IBM утверждает, что кубиты такого типа можно масштабировать только до 5000 кубитов с помощью современных технологий, что недостаточно для достижения существенного вычислительного эффекта.
В настоящее время для работы каждого сверхпроводящего кубита IBM требуется около 65 ватт. При 100 000 кубитов для питания устройства потребуется атомная электростанция, а на его разработку потребуются миллиарды долларов. Джей Гамбетта, вице-президент IBM по квантовым вычислениям, заявил, что компания планирует использовать технологию «комплементарных металл-оксид-полупроводников» (КМОП), которую можно установить рядом с кубитами, чтобы обеспечить их работу всего за несколько десятков милливатт.
Гамбетта признает, что КМОП все еще находится на экспериментальной стадии, и технологий, необходимых для квантовых суперкомпьютеров, пока не существует.
Нет никаких гарантий, что 100 миллионов долларов, потраченных на проект, хватит на создание компьютера на 100 000 кубитов. «Риск, безусловно, есть», — сказал Гамбетта.
«Это не будет совсем гладким путешествием», — сказал Джо Фицсаймонс, генеральный директор Horizon Quantum, сингапурского разработчика квантового программного обеспечения.
По словам Фицсаймонса, план IBM выглядит реалистичным, хотя существуют потенциальные препятствия. «В таких масштабах будет очень сложно разработать системы управления, способные эффективно управлять таким большим количеством кубитов», — сказал он.
По словам Зинга
Источник
Комментарий (0)