Quantum computing to kolejna granica w technologii – wykorzystanie praw mechaniki kwantowej do rozwiązywania problemów zbyt złożonych dla klasycznych komputerów – a startup o nazwie Atom Computing wysunął śmiałe twierdzenie: że testują komputer kwantowy o mocy 1,180 qubitów, który może być dostępny w przyszłym roku, wyprzedzając gigantów takich jak IBM i Google. Jest to znaczący skok w porównaniu z ich poprzednim systemem, który działał z zaledwie 100 qubitami.
To bardzo dużo kubitów, które są podstawowymi jednostkami informacji kwantowej. Dla porównania, najpotężniejszym komputerem kwantowym IBM jest Osprey, który ma 433 kubity, a IBM pracuje nad nadchodzącym modelem Condor, który zwiększy tę liczbę do 1121 kubitów. Sycamore firmy Google ma 70 kubitów.
Atom Computing może być na tropie czegoś wielkiego w sferze kwantowej. Firma zdecydowała się wykorzystać neutralne atomy jako swoje kubity, co obiecuje zarówno stabilność, jak i możliwość skalowania. Korzystając z laserów, zaprojektowali siatkę, w której te atomy mogą być precyzyjnie umieszczane i manipulowane. Przechowują również dane kwantowe w spinie jądrowym atomu, na który mniejszy wpływ mają zakłócenia środowiskowe. Pozwala to na dłuższe, nieprzerwane działanie. To tak, jakby zapakowali mały pokój z talentem najwyższej klasy, w wyniku czego powstała gęsta tablica wysokowydajnych kubitów.
I na tym nie poprzestali. Rozszerzyli swoją siatkę z konfiguracji 10×10 do imponującej 35×35, oferując jeszcze większy potencjał dla postępów kwantowych.
Jednak, jak w przypadku wszystkich przełomowych rzeczy, istnieją gwiazdki i zastrzeżenia.
Podczas gdy system Atom Computing może pochwalić się imponującą liczbą kubitów, poziom błędu dla poszczególnych operacji na kubitach jest bardzo wysoki. Wyobraź sobie, że masz flotę supersamochodów, ale tylko kilka z nich może jeździć z maksymalną prędkością bez awarii. Przed takim właśnie wyzwaniem stoi Atom Computing. Ich komputer kwantowy – pomimo ogromnej liczby kubitów – wymaga znacznej kontroli błędów, co czyni go obecnie niepraktycznym do złożonych obliczeń.
Atom Computing spodziewa się rozwiązać ten problem w najbliższej przyszłości, twierdząc, że jest „na drodze do odpornych na błędy obliczeń kwantowych w tej dekadzie” w oficjalnym komunikacie prasowym.
Komputer kwantowy pierwszej generacji, Phoenix, Berkeley, Kalifornia, sierpień 2021. Zdjęcie: Atom Computing
Atom twierdzi, że ma obejście tego problemu.
„W rzeczywistości zamierzamy po prostu użyć wszystkich tych kubitów, ponieważ wszystkie są identyczne, aby faktycznie zrównoleglić obliczenia” – powiedział Ars Technica Ben Bloom, założyciel i CTO Atom. „Więc jeśli ktoś przekaże nam algorytm 50-kubitowy, wykonamy ten algorytm 50-kubitowy na wszystkich naszych kubitach, a następnie szybciej podamy wyniki”.
Bloom dalej rozwinął wyzwania stojące przed obliczeniami kwantowymi opartymi na neutralnych atomach.
„Rzeczą, która powstrzymywała neutralne atomy… były po prostu wszystkie klasyczne rzeczy, których używamy do kontrolowania neutralnych atomów” – powiedział. „Zasadniczo pokazało to, że jeśli możesz pracować nad klasycznymi rzeczami – współpracować z firmami inżynieryjnymi, współpracować z producentami laserów (co właśnie robimy) – możesz faktycznie zmniejszyć cały ten hałas.
„Teraz nagle otrzymujemy niewiarygodnie, niewiarygodnie czysty system kwantowy” – powiedział portalowi
W dziedzinie obliczeń kwantowych zarówno neutralne atomy, jak i jony są badane jako potencjalne kubity. Neutralne atomy mogą być uwięzione i manipulowane za pomocą laserów, podczas gdy jony – naładowane atomy – są uwięzione za pomocą pól elektromagnetycznych. Chociaż komputery kwantowe oparte na jonach poczyniły znaczne postępy, stoją one przed wyzwaniami związanymi z ich skalowaniem. Neutralne atomy, które bada Atom Computing, stanowią obiecującą alternatywę z potencjałem szybkiego skalowania.
Jeśli wysiłki Atom Computing zakończą się sukcesem, możemy mieć przyszłość ze skalowalnymi – i niezawodnymi – komputerami kwantowymi, gdy naukowcy skupią się na obdarzeniu neutralnych atomów odrobiną miłości.
W międzyczasie IBM – główny gracz na arenie kwantowej – celuje w komputer kwantowy o 100 000 kubitów. Ich najpotężniejszy jak dotąd komputer kwantowy, IBM Osprey, może pochwalić się 433 kubitami, ale ich nadchodzący „Kookaburra”, wieloprocesorowy procesor z 1386 kubitami, ma zostać wydany w 2025 roku. Atom Computing również pracuje nad podobnym kamieniem milowym.
Image: IBM
Tak więc, choć zapowiedź Atom Computing niewątpliwie stanowi krok naprzód, należy koniecznie złagodzić oczekiwania. Dziedzina kwantowa wciąż jest pełna wyzwań i chociaż liczba kubitów rośnie, to wydajność i niezawodność określą prawdziwych liderów w tym wyścigu.
