В австралії розробляють прискорювачі квантових обчислень розміром з відеокарту

17

Австралійсько-німецька компанія займається розробкою найпотужніших прискорювачів квантових обчислень розміром з відеокарту. Вони працюють при кімнатній температурі, не поступаючись і навіть перевершуючи сучасні громіздкі квантові суперкомп’ютери з кріоохолодженням, і незабаром вони стануть досить компактними для роботи в мобільних пристроях.

квантові обчислення на настільних комп’ютерах… А незабаром і в мобільних пристроях

Квантові надпровідні комплекси на даний момент є величезними і надзвичайно вибагливими пристроями. Вони повинні бути ізольовані від усього, що може порушити процес спина електрона і спотворити обчислення. Це має на увазі необхідність ізоляції від механічних впливів у вакуумних камерах, де на пару кубічних метрів обсягу може залишитися лічену кількість молекул. Це включає електромагнітну силу-наприклад, ibm захищає свої безцінні квантові біти, або кубіти, мю-металами, щоб знищити всі магнітні поля.

А також температурний режим. Всі атоми з температурою більш абсолютного нуля по визначено знаходяться у вібраційній формі, і будь-яка температура більш ніж на 10-15 тисячних частки градуса вище нульового значення просто стрясає квантові біти до такої міри, що вони не можуть зберігати “когерентність”. З цієї причини квантові комп’ютери, створені за останнім словом техніки, повинні бути охолоджені кріогенним способом за допомогою дорогих і складних пристроїв, перед тим як кубіти будуть підтримувати свій стан протягом тривалого часу і стануть затребуваними.

16-кубітний квантовий процесор ibm моделі 2017 року, що знаходиться в кріогенній камері.

Екстремальний вакуум, мю-метали і кріогенне охолодження при мікрокельвінових температурах: це далеко не ідеальне рішення для доступних, портативних і легко масштабованих квантових обчислювальних потужностей. Але австралійська компанія стверджує, що вона створила квантовий мікропроцесор, якому не потрібно нічого з перерахованого. Він прекрасно працює при кімнатній температурі. Зараз він розміром зі стієчний блок. Найближчим часом він досягне розмірів звичайної відеокарти, а потім стане настільки малий, що його можна буде встановлювати в мобільні девайси нарівні зі звичайними процесорами.

Якщо ця компанія зробить те, про що стверджує, то переваги квантової технології можна буде інтегрувати в комп’ютери практично будь-якого розміру, звільнивши цю надпотужну технологію від обмежень, пов’язаних з розмірами і вартістю суперкомп’ютерів. Квантове програмне забезпечення та обчислення не потрібно буде виконувати через швидке підключення до мейнфрейму або хмари, вони будуть виконуватися на місці, де це необхідно. Досить руйнівна річ.

Компанія quantum brilliance була утворена в 2019 році на основі результатів досліджень, проведених її творцями в національному університеті австралії, де були реалізовані технології виготовлення, масштабування і управління кубітами, вбудованими в синтетичний алмаз.

квантовий прискорювач, запланований на 2025 рік, буде пропонувати ~50 кубітів у пристрої розміром з відеокарту

Сама по собі ця область не нова-дійсно, квантові кубіти кімнатної температури існують експериментально вже більше 20 років. Внесок quantum brilliance в цю область полягає в розробці способів точного і відтворюваного виробництва цих найдрібніших елементів, а також в мініатюризації та інтеграції структур управління, необхідних для передачі інформації в кубіти і з них – двох ключових областей, які до сих пір не дозволяли масштабувати ці пристрої далі декількох кубітів.

” оскільки алмаз є таким жорстким матеріалом, – говорить співзасновник і головний операційний директор qb марк луо (mark luo) в розмові з zoom, – він дійсно здатний утримувати багато з цих властивостей в потрібному стані, що дозволяє цим квантовим явищам бути більш стабільними в порівнянні з іншими системами. Враховуючи цю жорсткість, ми можемо використовувати багато вже існуючих класичних систем управління”.

Компанія вже створила кілька “квантових комплектів для розробки” в таких шафах, кожен з яких містить близько 5 кубітів для роботи, і вже розміщує їх у замовників для проведення порівняльних випробувань, інтеграції, можливості спільного проектування і для того, щоб компанії почали з’ясовувати, де вони будуть вигідні, коли з’являться на ринку у вигляді “квантового прискорювача” на ~50 кубітів приблизно до 2025 року. “ми думаємо, що протягом десятиліття, – каже луо , – ми зможемо навіть створити квантову систему-на-чіпі для мобільних пристроїв”.

алмазні квантові прискорювачі, що працюють при кімнатній температурі, можуть стати ще одним компонентом для пк, пропонуючи квантові можливості, коли це необхідно.

“що стосується комерційного впровадження, – каже луо, – у нас є суперкомп’ютерний центр pawsey, який в даний час є найбільшим суперкомп’ютерним центром у південній півкулі, співвласниками якого є csiro та інші університети. Ми створили, по суті, перший в австралії суперкомп’ютерний квантовий центр інновацій і організували програму pawsey pioneer, в рамках якої промислові та дослідницькі групи можуть використовувати нашу квантову операційну систему. Ми розгорнемо в pawsey першу в світі алмазну квантову обчислювальну систему кімнатної температури в 1 кварталі 2022 року”.

Концепція quantum brilliance полягає в тому, щоб зробити кубіти легко інтегрованою системою для будь-якого комп’ютера. Щось на зразок сучасних high-end відеокарт, вироблених в масових кількостях для роботи в широкому спектрі систем при низькій собівартості. Тоді розробники програмного забезпечення зможуть використовувати традиційні обчислення там, де це вигідно, а квантові – тільки там, де вони найбільш ефективні.

Це може бути в завданнях, які включають моделювання практично всього, що має атомарну структуру, що демонструє квантово-механічну поведінку; меттінглі-скотт називає фармакологічну розробку ліків, розробку електродів для батарей і виробництво енергії як області, де таке обладнання може мати безпосередній вплив. Він може бути використаний в лінійній алгебрі і матричних операціях, які лежать в основі машинного навчання і штучного інтелекту, що само по собі є активно розвивається областю, і може бути дуже корисний в задачах, пов’язаних з оптимізацією, наприклад, при спробі знизити енергоспоживання у всій глобальній структурі бізнесу великої логістичної компанії.