Квантовые компьютерные системы с сотнями тысяч и миллионами кубитов разрабатываются IBM и Google и, как ожидается, будут завершены в ближайшие 10 лет.
Квантовый компьютер IBM. Фото: ИБМ
В конце прошлого года IBM установила рекорд крупнейшего квантового компьютера с процессором в 433 квантовых бита, или кубита, единицы квантовой обработки информации. На саммите G7 компания объявила о более масштабной цели: создать компьютер на 100.000 10 кубитов в течение следующих XNUMX лет.
IBM заявила, что потратит 100 миллионов долларов США на создание суперкомпьютера, способного решать проблемы, которые не может решить ни один другой суперкомпьютер. Идея IBM состоит в том, чтобы использовать этот компьютер на 100.000 XNUMX кубитов в сочетании с лучшими суперкомпьютерами для создания новых лекарств, новых удобрений, новых соединений для батарей и ряда других приложений.
Квантовые вычисления обрабатывают информацию, используя свойства элементарных частиц. Электроны, атомы и малые молекулы могут существовать в нескольких энергетических состояниях одновременно, что известно как принцип суперпозиции, и состояния частиц могут быть связаны между собой. Каждый кубит может существовать в состояниях 0 и 1 одновременно, а не в 0 или 1, как обычные компьютерные биты, что позволяет выполнять несколько вычислений одновременно.
Квантовый компьютер на миллион кубитов
Несмотря на свои обещания, квантовые компьютеры до сих пор не смогли сделать ничего полезного, чего не могут сделать обычные суперкомпьютеры. Причина в том, что у них недостаточно кубитов, а системы квантовых вычислений легко выходят из строя из-за небольших возмущений, называемых шумом.
Исследователи предсказывают, что квантовым вычислительным системам придется значительно масштабироваться, чтобы они могли выделять большую часть кубитов для исправления ошибок, вызванных шумом.
Следовательно, количество кубитов само по себе не отражает возможности квантового компьютера. Необходимы дополнительные подробности о том, как создаются кубиты, их способность исправлять ошибки из-за шума и их способность работать на практике.
В Google заявили, что в этом десятилетии разработают квантовый компьютер на миллион кубитов. Фото: Рейтер
IBM — не единственная компания, ставящая перед собой большие цели. Google заявляет, что хочет к концу десятилетия создать квантовый компьютер на миллион кубитов, из которых только 10.000 XNUMX кубитов используются для вычислений, а остальные — для исправления ошибок.
IonQ стремится к 1.024 году иметь 13 «логических кубита», каждый из которых будет состоять из схемы исправления ошибок из 2028 физических кубитов. сроки или конфигурации исправления ошибок.
Нет никакой гарантии успеха
Кубиты IBM в настоящее время состоят из сверхпроводящих металлических колец, которые напоминают атомы при работе при температуре милликельвина, лишь немного превышающей абсолютный ноль или -273 градуса Цельсия, сообщила IBM. Кубиты этого типа можно масштабировать только до 5.000 кубитов. с современными технологиями, которые недостаточно велики, чтобы обеспечить значительную вычислительную выгоду.
В настоящее время для работы каждого сверхпроводящего кубита IBM требуется около 65 Вт. При наличии 100.000 XNUMX кубитов для обеспечения энергией потребуется атомная электростанция и миллиарды долларов на разработку компьютеров. Джей Гамбетта, вице-президент подразделения квантовых вычислений IBM, заявил, что компания планирует использовать технологию «дополнительных металлооксидных полупроводников» (CMOS), которую можно устанавливать рядом с кубитами для работы, поскольку их мощность составляет всего лишь десятки милливатт.
КМОП все еще находится на экспериментальной стадии, и технологий, необходимых для квантового суперкомпьютера, еще не существует, признал Гамбетта.
Нет никакой гарантии, что 100 миллионов долларов, потраченных на этот проект, будет достаточно для создания компьютера на 100.000 XNUMX кубитов. «Риск определенно существует», — сказал Гамбетта.
«Этот путь не будет полностью гладким», — сказал Джо Фицсаймонс, генеральный директор Horizon Quantum, разработчика квантового программного обеспечения из Сингапура.
По словам Фицсаймонса, план IBM кажется разумным, хотя существует множество потенциальных препятствий. «В таком масштабе будет сложно разработать системы управления, которые смогут эффективно управлять таким большим количеством кубитов», — сказал эксперт.
По словам Зинга
