Представлен первый в мире масштабируемый сетевой прототип фотонного квантового компьютера:
Традиционные компьютеры используют электроны для выполнения вычислительных задач, но электроны никогда не смогут сравниться по скорости и вычислительной мощности с фотонами — крошечными частицами света, которые движутся с поразительной скоростью 300 000 км/с.
К сожалению, мы не можем заставить классические компьютеры работать на фотонах, поскольку им нужны электрические заряды для обработки и хранения информации. С другой стороны, фотоны не имеют заряда и не взаимодействуют легко с электронными компонентами, такими как транзисторы в классических схемах.
Вот почему ученые пытаются разработать фотонные квантовые компьютеры — передовую вычислительную концепцию, которая использует зеркала, расщепители луча и оптические волокна для управления фотонами.
Однако слово «концепция» в приведенном выше абзаце, похоже, больше не требуется, поскольку канадская компания Xanadu, занимающаяся квантовыми вычислениями, создала первый в мире прототип масштабируемого и сетевого фотонного квантового компьютера.
«Это первый раз, когда мы — или кто-либо другой — объединили все подсистемы, необходимые для реализации универсальных и отказоустойчивых квантовых вычислений в фотонной архитектуре», — заявила команда Xanadu .
Практическая фотонная квантовая система
Xanadu называет свой фотонный квантовый компьютер Aurora. Это 12-кубитная система, разработанная с использованием четырех независимых модульных серверных стоек, которые в общей сложности включают 35 фотонных чипов и 13-километровое (8-мильное) оптоволокно. Самое лучшее то, что вся эта система работает при комнатной температуре.
Создатели Aurora утверждают, что она обладает высокой масштабируемостью и оснащена всем необходимым для выполнения отказоустойчивых квантовых вычислений.
В настоящее время он работает как небольшой центр обработки данных, но, в принципе, его можно «масштабировать до тысяч серверных стоек и миллионов кубитов уже сегодня, реализуя конечную цель большого квантового центра обработки данных», — отмечает команда Xanadu.
Авторы исследования также протестировали свой четырехсерверный компьютер для создания особого типа запутанного состояния с миллиардами мод. Этот результат был собран в течение 2 часов и представляет собой создание и измерение большого запутанного состояния, состоящего из 86,4 миллиардов мод или около 7,2 миллиардов временных мод.
«Мы используем эту машину, которую мы называем Aurora, для синтеза кластерного состояния, запутанного на отдельных чипах с 86,4 миллиардами мод, и демонстрируем ее способность реализовывать расщепленный код повторения с расстоянием 2 с декодированием в реальном времени», — заявили авторы рецензируемого исследования Aurora .
В квантовых вычислениях код повторения — это простой подход к работе с ошибками. Он работает путем кодирования одного логического кубита в нескольких физических кубитах, создавая избыточность для легкого обнаружения и исправления ошибок.
Тест успешно подтвердил потенциал Aurora для выполнения сложных и больших вычислений отказоустойчивым способом.
Аврора еще не идеальна
Нет сомнений, что Aurora — это высокомасштабируемый и модульный фотонный компьютер, но его конструкция все еще имеет некоторые проблемы, которые необходимо преодолеть.
Например, при масштабировании до размеров крупного центра обработки данных вероятнее всего возникнут высокие показатели потери сигнала, а для бесперебойной работы потребуется большое количество более сложных высокотехнологичных компонентов.
«Уровень потерь все равно придется снизить на порядки, поскольку для работы полученной системы потребуется размер обычного центра обработки данных», — рассказал The Globe and Mail Кристоф Саймон, эксперт по квантовым вычислениям в Университете Калгари . Саймон не входил в команду Xanadu.
Потребуется еще несколько лет, прежде чем все проблемы с Aurora будут решены, но хорошая новость заключается в том, что фотонные квантовые вычисления уже набрали обороты. В ближайшие месяцы мы можем увидеть разработку более продвинутых систем с большим количеством серверов.
Исследование Авроры опубликовано в журнале Nature.
Читайте нашу главную страницу — Взгляд в будущее, Инновации, Технологии, Наука, Новые открытия, Изобретения