Μηχανικοί στην Ιαπωνία ενεργοποίησαν τον πρώτο υβριδικό κβαντικό υπερυπολογιστή στον κόσμο. Ο κβαντικός υπολογιστής 20qubit, που ονομάζεται Reimei, έχει ενσωματωθεί στον Fugaku, τον έκτο ταχύτερο υπερυπολογιστή στον κόσμο. Η υβριδική πλατφόρμα θα λειτουργήσει για να αντιμετωπίσει υπολογισμούς που μπορεί να χρειαστούν πολύ περισσότερο χρόνο στους κλασικούς υπερυπολογιστές, στεγάζεται στο επιστημονικό ινστιτούτο Riken στη Σαϊτάμα και θα χρησιμοποιηθεί κυρίως για την έρευνα στη Φυσική και τη Χημεία.
Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν μια μέρα να ξεπεράσουν τους κλασικούς υπολογιστές, με τη δυνατότητα να ολοκληρώνουν υπολογισμούς σε λεπτά ή δευτερόλεπτα που διαφορετικά θα χρειάζονταν εκατομμύρια χρόνια για τις πιο ισχυρές σημερινές μηχανές. Ωστόσο, έως ότου οι κβαντικοί υπολογιστές γίνουν αρκετά μεγάλοι και αξιόπιστοι, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η ενσωμάτωση των δυνατοτήτων τους στους υπερυπολογιστές μπορεί να αποτελέσει μια ενδιάμεση λύση.
Σε αντίθεση με τους περισσότερους κβαντικούς υπολογιστές που χρησιμοποιούν υπεραγώγιμα qubits, ο Reimei χρησιμοποιεί qubits παγιδευμένων ιόντων. Αυτό περιλαμβάνει την απομόνωση φορτισμένων ατόμων, ή ιόντων, σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο - γνωστό ως παγίδα ιόντων - και τη χρήση laser για τον ακριβή έλεγχο της κβαντικής τους κατάστασης.
Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να χειρίζονται τα ιόντα ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως qubits που αποθηκεύουν και επεξεργάζονται κβαντικές πληροφορίες. Τα qubits παγιδευμένων ιόντων ενθαρρύνουν περισσότερες συνδέσεις μεταξύ των qubits και μεγαλύτερους χρόνους συνοχής, ενώ τα υπεραγώγιμα qubits έχουν ταχύτερες συνδέσεις πύλης και είναι ευκολότερο να κατασκευαστούν σε τσιπ.
Οι εκπρόσωποι της Riken δήλωσαν ότι επέλεξαν τον κβαντικό υπολογιστή της Quantinuum για την ενσωμάτωση επειδή διαθέτει μια μοναδική αρχιτεκτονική που μετακινεί φυσικά τα qubits. Αυτή η διαδικασία της «μετακίνησης ιόντων» επιτρέπει τη μετακίνηση των qubits σε ένα κύκλωμα ανάλογα με τις ανάγκες, επιτρέποντας πιο σύνθετους αλγορίθμους. Τα qubits είναι εγγενώς «θορυβώδη», οπότε για την αποτελεσματική κλιμάκωση των κβαντικών υπολογιστών, οι επιστήμονες αναπτύσσουν τεχνικές διόρθωσης σφαλμάτων για την αύξηση της πιστότητας των qubits.
Στο Reimei, τα φυσικά ιοντικά qubits έχουν ομαδοποιηθεί για να δημιουργηθούν «λογικά qubits» - δηλαδή ένα σύνολο φυσικών qubits που αποθηκεύουν την ίδια πληροφορία σε διάφορα σημεία. Τα λογικά qubits είναι μια βασική οδός για την επίτευξη της επιθυμητής μείωσης των σφαλμάτων των qubits, επειδή η κατανομή των πληροφοριών σε διαφορετικά μέρη διασπείρει τα σημεία αποτυχίας, πράγμα που σημαίνει ότι μια αποτυχία qubit δεν διαταράσσει έναν τρέχοντα υπολογισμό.
Η Quantinuum πέτυχε προηγουμένως μια σημαντική ανακάλυψη δημιουργώντας ένα λογικό qubit με ποσοστό σφάλματος 800 φορές χαμηλότερο από τα φυσικά qubits, το οποίο ενσωμάτωσε στους επεξεργαστές των κβαντικών υπολογιστών της.
Αν και το Reimei-Fugaku είναι το πρώτο πλήρως λειτουργικό, ολοκληρωμένο υβριδικό σύστημα, άλλες εταιρείες έχουν δοκιμάσει στο παρελθόν τέτοια συστήματα. Τον Ιούνιο του 2024, η IQM ενσωμάτωσε έναν κβαντικό επεξεργαστή 20 qubit στον υπερυπολογιστή SuperMUC-NG στο Garching της Γερμανίας.
Το σύστημα αυτό, ωστόσο, βρίσκεται ακόμη σε φάση δοκιμών, χωρίς να έχει επιβεβαιωθεί δημόσια η ημερομηνία κατά την οποία θα τεθεί σε πλήρη λειτουργία. Τον Οκτώβριο, οι εκπρόσωποι της IQM ανακοίνωσαν ότι η εταιρεία θα ενσωματώσει ένα σύστημα 54qubit στον υπερυπολογιστή στο δεύτερο μισό του 2025, ακολουθούμενο από ένα τσιπ 150qubit το 2026.
[via]
