Η εταιρεία κβαντικής υπολογιστικής QuEra λέει ότι σχεδιάζει να κατασκευάσει έναν ανεκτικό στα σφάλματα κβαντικό υπολογιστή και να τον διαθέσει στους χρήστες μέσω του cloud το 2028, κάτι που θα απαιτήσει ένα πραγματικό άλμα στη μηχανική.
Της Karmela Padavic-Callaghan
Πρωτότυπο του κβαντικού υπολογιστή Libra της QuEra
Χρήσιμοι, χωρίς σφάλματα κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να είναι έτοιμοι σε μόλις δύο χρόνια, υποστηρίζουν ερευνητές της εταιρείας κβαντικής υπολογιστικής QuEra.
Η κβαντική υπολογιστική εξελίσσεται γρήγορα και ο κλάδος που τη συνοδεύει αναπτύσσεται με ακόμη ταχύτερους ρυθμούς. Το μεγαλύτερο εμπόδιο ώστε οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές να βρουν εφαρμογή στη χημεία, στα υλικά και στην ανάπτυξη φαρμάκων είναι ότι κάνουν εύκολα λάθη, κάτι που περιορίζει την πολυπλοκότητα των υπολογισμών που μπορούν να εκτελέσουν. Τώρα, ο Yuval Boger από την QuEra και οι συνεργάτες του εμφανίζονται βέβαιοι ότι σύντομα θα ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο.
Οι κβαντικοί υπολογιστές πέτυχαν επιτέλους άνευ όρων υπεροχή
Το Libra, ο ανεκτικός στα σφάλματα κβαντικός υπολογιστής της εταιρείας —ένας υπολογιστής που μπορεί να εντοπίζει και να διορθώνει τα δικά του λάθη— προγραμματίζεται να παρουσιαστεί το 2028 και να διατεθεί μέσω του cloud σε συνεργασία με την Amazon Web Services (AWS). Σήμερα, δεν υπάρχει πλήρως λειτουργικός ανεκτικός στα σφάλματα κβαντικός υπολογιστής. «Το να έχεις τον πρώτο ανεκτικό στα σφάλματα κβαντικό υπολογιστή θα είναι σαν να σπάς το φράγμα του ήχου», λέει ο Boger.
Τα βασικά στοιχεία του Libra, που ονομάζονται qubits, θα βασίζονται σε εξαιρετικά ψυχρά, ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα που ελέγχονται με λέιζερ. Θα περιλαμβάνει από 10.000 έως 15.000 qubits, τα οποία θα χωριστούν σε 256 ομάδες που ονομάζονται λογικά qubits. Κάθε μία από αυτές θα κάνει λάθος μόνο μία φορά στο ένα εκατομμύριο, ακόμη κι αν η αξιοπιστία των επιμέρους qubits μέσα σε αυτές τις ομάδες είναι χαμηλότερη.
Οι ερευνητές της QuEra εκτιμούν ότι αυτό θα επιτρέψει στο Libra να εκτελεί ένα «megaquop», δηλαδή 1 εκατομμύριο πράξεις. Το 2025, ο ειδικός στην κβαντική υπολογιστική John Preskill από το California Institute of Technology είχε δηλώσει στο New Scientist ότι μια μηχανή megaquop θα μπορούσε να εγκαινιάσει μια νέα εποχή για την κβαντική υπολογιστική. Ωστόσο, το άλμα που πρέπει να κάνει η ομάδα της QuEra για να υλοποιήσει αυτή την υπόσχεση είναι μεγάλο. Σήμερα, η μεγαλύτερη διάταξη qubits με ουδέτερα άτομα περιλαμβάνει 6100 qubits, αλλά δεν έχει ακόμη χρησιμοποιηθεί για υπολογισμούς. Ο μεγαλύτερος αριθμός λογικών qubits με διόρθωση σφαλμάτων που έχει επιτευχθεί μέχρι σήμερα είναι 48. Όμιλοι του κλάδου, όπως η IBM, προβλέπουν ότι θα μπορούν να διαθέσουν ανεκτικούς στα σφάλματα κβαντικούς υπολογιστές από το 2029.
Τα πιο πρόσφατα νέα από την επιστήμη και γιατί έχουν σημασία κάθε μέρα.
Ο Jonathan King από την Atom Computing, η οποία επίσης κατασκευάζει κβαντικούς υπολογιστές με ουδέτερα άτομα, λέει ότι ένα πλήρως λειτουργικό υπολογιστικό σύστημα, και όχι μια εργαστηριακή επίδειξη, θα απαιτήσει τη σύνδεση πολλών επιστημονικών και μηχανικών προόδων. Σύμφωνα με τον Boger, η QuEra λειτουργεί αυτή τη στιγμή πέντε πειραματικές μηχανές για να τελειοποιήσει διαφορετικές πλευρές του Libra, όπως την αντικατάσταση ατόμων που παρουσιάζουν βλάβες επειδή ζεσταίνονται, ή τη διαχείριση της ισχύος του μεγάλου αριθμού λέιζερ που απαιτούνται, και για να τα συνδυάσει.
«Η ισορροπία έχει μετατοπιστεί από 90% επιστήμη σε 10% μηχανική, προς μια κατεύθυνση που γέρνει περισσότερο προς τη μηχανική», λέει ο Boger. Οι επιστήμονες της εταιρείας εργάζονται επίσης για τη βελτίωση του τρόπου με τον οποίο χρησιμοποιούνται οι κλασικοί υπολογιστές για τον έλεγχο και την παρακολούθηση των qubits, ενώ συνεργάζονται με την ομάδα της AWS για την ενσωμάτωση του Libra στην κλασική υποδομή cloud της εταιρείας.
Ο πρώτος κβαντικός υπολογιστής που θα «σπάσει» την κρυπτογράφηση είναι πλέον σοκαριστικά κοντά
«Υπάρχουν ακόμη πολλά να γίνουν», λέει ο Thomas Wong από το Creighton University στη Νεμπράσκα. «Είναι πιθανό να τα καταφέρουν μέχρι το 2028, αλλά είναι εξίσου πιθανό να το ξεπεράσουν κατά δύο χρόνια ή και περισσότερο». Ο Joe Fitzsimons από τη Horizon Quantum Computing λέει ότι το σχέδιο για το Libra είναι σίγουρα φιλόδοξο, αλλά η εταιρεία έχει ήδη συμμετάσχει σε σημαντικές εξελίξεις στη διόρθωση σφαλμάτων για κβαντικούς υπολογιστές, άρα έχει ισχυρό ιστορικό. Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τρόποι για την κατασκευή qubits, όμως η προσέγγιση των ουδέτερων ατόμων ευνοεί την ευκολότερη μετατροπή από qubits σε λογικά qubits, κάτι που θα μπορούσε να αποδειχθεί βασικό πλεονέκτημα, λέει.
Ακόμη κι αν όλα εξελιχθούν σύμφωνα με το σχέδιο, ένα ερώτημα θα παραμείνει: τι μπορεί να κάνει μια μηχανή megaquop; Ο Boger λέει ότι θα είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για σύνθετες προσομοιώσεις συστημάτων στη φυσική και την επιστήμη των υλικών, που σήμερα είναι υπερβολικά δύσκολες για τους κλασικούς και τους υπάρχοντες κβαντικούς υπολογιστές. Ελπίζει επίσης ότι οι ερευνητές θα τη χρησιμοποιήσουν για να αναπτύξουν καλύτερους κβαντικούς αλγορίθμους για την επόμενη γενιά ανεκτικών στα σφάλματα μηχανών. «Δεν θα μου έκανε εντύπωση αν οι περισσότεροι αλγόριθμοι που τελικά αποδειχθούν χρήσιμοι δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί», λέει ο Boger.
Κατά την άποψη του Wong, το Libra έχει περισσότερες πιθανότητες να γίνει μια μηχανή ανακαλύψεων παρά να λανσάρει εφαρμογές που αλλάζουν τα δεδομένα. «Θα έλεγα ότι η QuEra ελπίζει να διαμορφώσει την κατεύθυνση της έρευνας της κοινότητας, ώστε να τη βοηθήσει να καταλάβει τι να κάνει με τα 256 λογικά qubits της», λέει.
Λάβετε μια εβδομαδιαία δόση ανακαλύψεων στο inbox σας. Θα σας κρατάμε επίσης ενήμερους για τις εκδηλώσεις και τις ειδικές προσφορές του New Scientist.
