Ενεργοποιήθηκε ο πρώτος υβριδικός κβαντικός υπερυπολογιστής

Ενεργοποιήθηκε ο πρώτος υβριδικός κβαντικός υπερυπολογιστής στον κόσμο από μηχανικούς στην Ιαπωνία. Ο κβαντικός υπολογιστής 20-qubit, που ονομάζεται Reimei, έχει ενσωματωθεί στον Fugaku, τον έκτο ταχύτερο υπερυπολογιστή στον κόσμο. Αυτή η υβριδική πλατφόρμα θα λειτουργήσει για την αντιμετώπιση υπολογισμών που στους κλασικούς υπερυπολογιστές μπορεί να χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο. Στεγάζεται στο επιστημονικό ινστιτούτο Riken στη Σαϊτάμα, κοντά στο Τόκιο, και θα χρησιμοποιηθεί κυρίως για την έρευνα στη φυσική και τη χημεία, ανέφεραν σε κοινή δήλωσή τους εκπρόσωποι του Riken και της Quantinuum, που κατασκεύασε τον Reimei.

Σύμφωνα με το LiveScience, οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν μια μέρα να εξαλείψουν 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 επιστήμονες λένε 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 λέιζερ 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 του Ινστιτούτου Riken δήλωσαν ότι επέλεξαν τον κβαντικό υπολογιστή της Quintinuum για την ενσωμάτωση, επειδή διαθέτει μια μοναδική αρχιτεκτονική που μετακινεί φυσικά τα qubits. Αυτή η διαδικασία της «μετακίνησης ιόντων» επιτρέπει στα qubits να μετακινούνται σε ένα κύκλωμα ανάλογα με τις ανάγκες, επιτρέποντας πιο πολύπλοκους 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.

Στον 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 Quaintinuum πέτυχε προηγουμένως μια σημαντική ανακάλυψη, δημιουργώντας ένα λογικό qubit με ποσοστό σφάλματος 800 φορές χαμηλότερο από τα φυσικά qubits, το οποίο ενσωμάτωσε στους επεξεργαστές κβαντικών υπολογιστών της.

ΤΕΥΧΟΣ 678