Calculatoare cuantice capabil să depășească Cele mai rapide supercomputere de astăzi Este posibil să nu fie nevoie să fie la fel de mare sau înfometați de putere cum am crezut, spun cercetătorii de la startup-ul canadian Nord Quantique.
Compania a construit un bit cuantic (qubit) cu corectarea erorilor încorporate, eliminarea nevoii de grupuri mari de qubits fizice necesare de obicei pentru toleranță la defecțiuni Calculare cuantică.
Nord Quantique intenționează să crească acest design într-o mașină de 1.000 de logică până în 2031. Sistemul ar fi suficient de compact pentru a se încadra într-un centru de date și necesită mult mai puțină energie decât platformele actuale, au spus cercetătorii.
Anunțul urmează o etapă de 2024 în care compania a demonstrat un prototip de lucru al „Qubitului bosonic” – Un dispozitiv care integrează corecția cuantică a erorilor direct în hardware -ul său. În a declaraţieReprezentanții Nord Quantique au descris noua arhitectură drept „o primă în fizică aplicată” și o cale practică către mașini cuantice scalabile, de calitate utilitară. Descoperirea abordează o provocare de lungă durată în calculul cuantic: menținerea integrității informațiilor cuantice în timp.
Biții cuantici sunt extrem de sensibili la căldură, vibrații și interferențe electromagnetice – chiar și atunci când sunt răcite aproape de Absolut Zero (–460 ° F, OR -273 ° C). Majoritatea platformelor cuantice abordează acest lucru folosind Corecția de eroare cuanticăcare combină multe qubits fizice pentru a forma o singură unitate logică capabilă să absoarbă și să corecteze erorile prin redundanță, astfel încât orice eșec unic nu frecă întregul calcul.
Înrudite: Calculatoarele cuantice sunt aici – dar de ce avem nevoie de ele și pentru ce vor fi folosite?
Cu toate acestea, crearea unui singur qubit logic necesită în mod tradițional zeci sau chiar sute de qubituri fizice, crescând semnificativ dimensiunea, complexitatea și costul energetic al unui computer cuantic. Sistemul Nord Quantique evită acest lucru folosind o singură componentă fizică pentru a îndeplini rolul unui qubit logic.
Calculare cuantică în modul sigur
La baza designului se află o cavitate de aluminiu superconductoare, cunoscută sub numele de rezonator bosonic, răcit până la zero aproape absolut. Această cavitate conține particule ușoare (fotoni) care stochează informații cuantice în modele electromagnetice specifice formate în rezonator. Aceste tipare, cunoscute sub numele de „moduri”, fiecare reprezintă un mod diferit în care câmpul rezonează în interiorul cavității, permițând codificarea aceleiași stări cuantice în paralel.
Prin distribuirea informațiilor pe mai multe moduri din aceeași structură fizică, qubit -ul poate identifica și corecta anumite tipuri de interferențe. Dacă un mod este perturbat, ceilalți oferă suficient context pentru a restabili starea corectă. Această metodă, cunoscută sub denumirea de codificare multimodă, oferă fiecărei toleranță internă a erorilor de qubit, reducând nevoia de corectare a erorilor externe și permițând un raport 1: 1 între qubit -urile fizice și logice.
Cercetătorii au estimat că o mașină de 1.000 de logică construită pe această arhitectură ar ocupa doar 215 de metri pătrați (20 de metri pătrați) și ar consuma doar o fracțiune din energia folosită de sistemele de înaltă performanță astăzi.
De asemenea, au calculat că un computer cuantic construit folosind arhitectura lor ar putea rupe o cheie de criptare RSA de 830 de biți într-o oră, consumând doar 120 de kilowati de energie. Prin comparație, un supercomputer ar necesita nouă zile și 280.000 de kilowati-ore pentru a rezolva aceeași problemă, au spus ei.
“Cantitatea de qubituri fizice dedicate corectării erorilor cuantice a prezentat întotdeauna o provocare majoră pentru industria noastră”, Julien Camirand Lemyredirector executiv la Nord Quantique, a spus într -un declaraţie. “Codificarea multimodă ne permite să construim computere cuantice cu capacități excelente de corecție a erorilor, dar fără impedimentul tuturor acestor qubits fizice.”
Pentru a face sistemul mai tolerant la erori, cercetătorii au folosit un „cod bosonic” numit Tesseract Code. Acest lucru ajută la protejarea defecțiunilor cuantice obișnuite, cum ar fi flipurile de biți, flipurile de fază, erorile de control și scurgerile, unde qubit -ul alunecă într -o stare care nu face parte din sistemul utilizat pentru stocarea și procesarea informațiilor. Scurgerea este greu de corectat, deoarece majoritatea tehnicilor de corecție a erorilor funcționează doar în setul preconizat de stări cuantice și nu pot observa atunci când ceva se încadrează.
Pentru a testa fiabilitatea sistemului, cercetătorii au efectuat runde repetate de corectare a erorilor și au filtrat rezultatele în care qubit -ul nu s -a comportat așa cum a fost intenționat.
Au spus că aproximativ 12,6% din alergări au fost filtrate. În datele rămase, qubit -ul și -a menținut starea prin 32 de runde de corectare a erorilor, fără a mări măsurabilă, ceea ce sugerează că codificarea multimodă poate păstra informațiile cuantice în mod fiabil în condiții stabile.
Nord Quantique intenționează să elibereze o mașină cu 100 de logică până în 2029, cu sistemul complet de 1.000 de lui programat pentru 2031. “Dincolo de dimensiunea lor mai mică și mai practică, mașinile noastre vor consuma, de asemenea, o fracțiune din energie”, a spus Camirand Lemyre. „Asta îi face în special atrăgători [high-performance computing] HPC centre unde costurile energetice sunt de vârf. “