Šis jaunais starta uzņēmums ir izveidojis rekordlielu 256 kubitu kvantu datoru

Ms Tech | Es gribēju skaitļošanu / Hārvardu

Beidzot Hārvardas un MIT fiziķi ir atraduši kvantu skaitļošanas slepkavības pielietojumu: Mario Bros. GIF, kas izgatavots no kubitiem. Kubitus (kvantu bitus) var sakārtot arī Space Invaders dizainā vai Tetris vai jebkurā citā formā — jūsu ģeometriskā vēlme ir kubitu komanda.

GIF attēlus piedāvāja Bostonas jaunuzņēmums QuEra Computing, kas radās slepenībā, lai parādītu sava 256 kubitu kvantu simulatora programmējamību — īpašam nolūkam paredzētu kvantu datoru, kas izveidots noteikta veida problēmu risināšanai.

QuEra iekārta ir jaunākais lēciens kvantu skaitļošanas palielināšanā, lai padarītu to jaudīgāku un spējīgu risināt praktiskas problēmas. Vairāk kubitu nozīmē, ka var uzglabāt un apstrādāt vairāk informācijas, un pētnieki, kas izstrādā tehnoloģiju, ir centušies nepārtraukti paaugstināt latiņu.

Saistīts stāsts

Kvantu pārākums no Google? Ne tik ātri, saka IBM. Konkurējošais kvantu datoru ražotājs apstrīd plaši izslavēto apgalvojumu, ka Google ir sasniedzis jaunu pavērsienu.

2019. gadā Google paziņoja, ka tā 53 kubitu iekārta ir sasniegusi kvantu pārākumu, veicot uzdevumu, ko nevar pārvaldīt ar parasto datoru, taču IBM apstrīdēja prasību. Tajā pašā gadā, IBM laida klajā savu 53 bitu kvantu datoru . 2020. gadā, IonQ atklāja 32 kubitu sistēmu, kas, pēc uzņēmuma domām, ir pasaulē jaudīgākais kvantu dators. Un tikai šonedēļ IBM laida klajā savu jauno 127 kubitu kvantu procesoru, kas paziņojumā presei tika raksturots kā neliels dizaina brīnums. Manā skatījumā lielākā ziņa ir tā, ka tā darbojas, saka Džejs Gambeta, IBM kvantu skaitļošanas viceprezidents.

Tagad QuEra apgalvo, ka ir izveidojusi ierīci ar daudz vairāk kubitu nekā jebkurš no šiem konkurentiem.

Kvantu skaitļošanas galvenais mērķis, protams, nav spēlēt Tetris, bet gan pārspēt klasiskos datorus praktisku problēmu risināšanā. Entuziasti uzskata, ka tad, kad šie datori kļūs pietiekami jaudīgi, iespējams, desmit vai divu gadu laikā, tie var radīt transformējošus efektus tādās jomās kā medicīna un finanses, neirozinātne un AI. Kvantu mašīnām, iespējams, būs nepieciešami tūkstošiem kubitu, lai pārvaldītu šādas sarežģītas problēmas.

Tomēr kubitu skaits nav vienīgais svarīgais faktors.

QuEra arī reklamē savas ierīces uzlabotu programmējamību, kurā katrs kubits ir viens īpaši auksts atoms. Šie atomi ir precīzi sakārtoti ar virkni lāzeru (fiziķi tos sauc par optiskajām pincetēm). Kubitu pozicionēšana ļauj ieprogrammēt iekārtu, pielāgot izmeklējamo problēmu un pat pārkonfigurēt reāllaikā aprēķinu procesa laikā.

Dažādām problēmām atomi būs jāievieto dažādās konfigurācijās, saka Alekss Kīslings, QuEra izpilddirektors un tehnoloģijas līdzizgudrotājs. Viena no mūsu mašīnas unikālajām lietām ir tā, ka katru reizi, kad to palaižam, dažas reizes sekundē mēs varam pilnībā no jauna definēt kubitu ģeometriju un savienojamību.

Atoma priekšrocība

QuEra mašīna tika uzbūvēta pēc projekta un vairāku gadu laikā pilnveidotām tehnoloģijām, ko vadīja Mihails Lūkins un Markuss Greiners no Hārvardas un Vladans Vuletičs un Dirks Englunds no MIT (visi ir QuEra dibinātāju komandā). 2017. gadā tika izmantots tikai agrāks Hārvardas grupas ierīces modelis 51 kubits ; 2020. gadā viņi demonstrēja 256 kubitu mašīna . Divu gadu laikā QuEra komanda plāno sasniegt 1000 kubitu, un pēc tam, daudz nemainot platformu, viņi cer turpināt sistēmas mērogošanu, pārsniedzot simtiem tūkstošu kubitu.

Mario izgatavots no kubitiem.

AHMEDS OMRANS/KĒRA/HARVARDS

Tā ir QuEra unikālā platforma — sistēmas fiziskais salikšanas veids un metode, ar kuru tiek kodēta un apstrādāta informācija — tai vajadzētu nodrošināt šādus mēroga lēcienus.

Kamēr Google un IBM kvantu skaitļošanas sistēmas izmanto supravadošus kubitus un IonQ izmanto notvertos jonus, QuEra platforma izmanto neitrālu atomu blokus, kas rada kubitus ar iespaidīgu saskaņotību (tas ir, augstu kvantitātes pakāpi). Iekārta izmanto lāzera impulsus, lai atomi mijiedarbotos, pamudinot tos uz enerģijas stāvokli — Ridberga stāvokli, ko 1888. gadā aprakstīja zviedru fiziķis Johanness Ridbergs —, kurā tie var veikt kvantu loģiku robustā veidā ar augstu precizitāti. Šis Ridberga pieeja uz kvantu skaitļošana ir strādāts pāris gadu desmitus, taču, lai tas darbotos uzticami, bija nepieciešami tehnoloģiskie sasniegumi, piemēram, ar lāzeriem un fotoniku.

Neracionāli pārpilns

Kad datorzinātnieks Umešs Vazirani, Bērklija kvantu skaitļošanas centra direktors, pirmo reizi uzzināja par Lūkina pētījumiem šajā virzienā, viņš jutās neracionāli pārpilns — tā šķita brīnišķīga pieeja, lai gan Vazirani apšaubīja, vai viņa intuīcija ir saskarē ar realitāti. Viņš saka, ka mums ir bijuši dažādi labi attīstīti ceļi, piemēram, supravadītāji un jonu slazdi, pie kuriem ir strādāts ilgu laiku. Vai mums nevajadzētu domāt par dažādām shēmām? Viņš reģistrējās pie Džona Preskila, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta fiziķa un Kvantu informācijas un matērijas institūta direktora, kurš apliecināja Vazirani, ka viņa pārpilnība ir pamatota.

Preskill uzskata, ka Rydberg platformas (ne tikai QuEra platformas) ir interesantas, jo tās rada spēcīgi mijiedarbīgus kubitus, kas ir ļoti sapinušies, un tieši tur ir kvantu maģija, viņš saka. Esmu diezgan sajūsmā par iespēju salīdzinoši īsā laika posmā atklāt negaidītas lietas.

Papildus simulācijai un izpratnei kvantu materiāli un dinamika — ko Lūkins sauc par pirmajiem noderīgu kvantu priekšrocību piemēriem saistībā ar zinātniskiem lietojumiem — pētnieki strādā arī pie kvantu algoritmiem, lai atrisinātu skaitļošanas optimizācijas problēmas. NP-pilnīgs (tas ir, ļoti grūti).

Viens no QuEra investoriem ir Rakuten, Japānas interneta pakalpojumu, e-komercijas un fintech uzņēmums, kas ir ieinteresēts izpētīt antenu atrašanās vietu optimizēšanas problēmu 4G un 5G mobilajiem pakalpojumiem. Turklāt tehnoloģija ir solījusi atrisināt daudzas optimizācijas problēmas, sākot no piegādes maršrutēšanas, akciju portfeļa, meklētājprogrammām un beidzot ar ieteikumiem, saka Takuya Kitagawa, Rakuten galvenais datu virsnieks. Sapnis ir liels.

Tomēr Preskill nav īpaši optimistisks, ka QuEra mašīna optimizācijas problēmu risināšanā pārspēj klasiskos algoritmus. Viņš ir tas, kurš ieviesa terminu kvantu pārākums (kas apraksta punktu, kurā kvantu datori var darīt lietas, ko klasiskie datori nespēj), un viņš atzīmē: mums nav spēcīgu teorētisku argumentu, ka optimizācijā mēs redzēsim kvantu priekšrocības. drīz laiks. Bet tas noteikti ir izpētes vērts.

Un Preskill vēlas QuEra plānu padarīt savu platformu plaši pieejamu pētniecībai un attīstībai. Viņš saka, ka lielāka cilvēku kopiena, kas muļļājas un spēlējas ar mašīnām, palīdzēs noskaidrot, kas viņiem padodas. Cerams, ka viņi nepavadīs savu laiku tikai spēlējot Tetris un Space Invaders.

paslēpties