Квантовый процессор из стекла может стать ключом к новой архитектуре компьютеров будущего

IonQ заложил основу для будущих многоядерных квантовых процессоров с настраиваемыми конфигурациями кубитов. Процессор изготовлен из кварцевого стекла и обещает простое изготовление и эксплуатацию квантовых вычислительных систем: отсутствие криогеники, вплоть до монтажа в стойку в обычных компьютерных залах.

Квантовый процессор из стекла может стать ключом к новой архитектуре компьютеров будущего

«Стеклянный» квантовый процессор IonQ. Источник изображения: IonQ

До сих пор квантовые процессоры с оптическими ионными ловушками производились с использованием кремниевых подложек для систем на кристалле. IonQ также использовал эту технологию, но начал производить новые процессоры на подложках из кварцевого стекла. Эта технология широко используется при производстве микрожидкостных микросхем для задач аналитической химии и медицины, поэтому у IonQ нет проблем с заводским оборудованием и не будет проблем — все работает и стоит недорого.

Помимо эффективности производства, переход на стекло предлагает дополнительные и более важные эффекты: отсутствие случайных электромагнитных полей, возможных в кремнии, и прозрачность для лазеров в широком оптическом диапазоне. Первый дает низкий уровень помех и увеличивает точность вычислений кубитов, а второй позволяет лазерным лучам проникать в чип с минимальными потерями и достигать ионов (кубитов), удерживаемых в ловушке, чтобы делать с ними что-то полезное.

Квантовый процессор из стекла может стать ключом к новой архитектуре компьютеров будущего

Новая система IonQ. Источник изображения: IonQ

Glass также упрощает создание оптических соединений для объединения нескольких квантовых процессоров в вычислительный узел, и это относительно простое масштабирование квантовых систем, о чем мечтают все участники.

Чтобы продемонстрировать эффективность нового предложения, IonQ представила 64-кубитный квантовый процессор из кварцевого стекла с распылением (осаждением) металлических компонентов. Процессор представляет собой линейную ионную ловушку, в которой ионы расположены в цепочку. Процессор IonQ управляет 4 цепочками по 16 ионов в каждой. Однако 4 иона в каждой цепочке используются для технических нужд, если можно так выразиться: они участвуют в так называемых операциях столкновительного охлаждения, предназначенных для стабилизации вычислительных ионов при их движении через ловушку. Таким образом, количество вычислительных кубитов сокращается до 48, но на самом деле даже меньше — 32, если учитывать коррекцию ошибок.

В линейной ловушке цепи могут быть связаны, соединяя до 32 кубитов. Лазерные лучи, падающие на чип, могут одновременно контролировать только 16 кубитов (по одной цепочке). Эти лазеры определяют как квантовые состояния отдельных кубитов, так и пары связей. Сопрягая цепочки, можно последовательно связать все кубиты в процессоре, что довольно просто по сравнению со сверхпроводящими кубитами, такими как в системе IBM или Google.

Самым ценным в новой разработке IonQ видит простоту масштабируемости как внутри цепочек внутри процессора, так и с точки зрения соединения нескольких процессоров. Резкое увеличение производительности происходит уже на этапе добавления каждого нового иона (кубита) в цепочку. В целом IonQ планирует увеличить количество кубитов в предлагаемой архитектуре до трехзначного значения. И это событие не за горами. Системы IonQ очень близки к коммерческому производству и могут быть доступны в ближайшие несколько лет.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *