Amazon dołącza do wyścigu kwantowego z chipem zasilanym przez „cat qubit”

Układ Ocelot wykorzystuje „cat qubit”
Zdjęcie: Amazon

Firma zaprezentowała Ocelot, prototypowy układ scalony zbudowany w oparciu o technologię „cat qubit” - podejście, które wywodzi swoją nazwę od słynnego eksperymentu myślowego „kot Schrödingera”.

Układ scalony ma na celu rozwiązanie jednej z największych przeszkód w rozwoju komputerów kwantowych - uczynienie ich wolnymi od błędów.

Amazon twierdzi, że w połączeniu z innymi niedawnymi przełomami w branży, jego praca oznacza, że ​​użyteczne komputery kwantowe prawdopodobnie pojawią się z nami szybciej, niż wcześniej sądzono.

Jednak to, jak szybko te maszyny będą wystarczająco wydajne, aby były praktycznie użyteczne w wielu zastosowaniach komercyjnych, jest przedmiotem debaty wśród ekspertów.

Oskar Painter z Centrum Obliczeń Kwantowych Amazon Web Services (AWS) w California Institute of Technology, gdzie prowadzono prace, powiedział BBC, że ostatnie postępy sprawiają, że „agresywna data” za dekadę „wydaje się coraz bardziej realistyczna”.

„Pięć lat temu powiedziałbym, że może 20 lub 30 lat”, powiedział, ale dodał, że „ta oś czasu nadeszła całkiem sporo”.

Ostatecznie AWS, który świadczy usługi przetwarzania w chmurze, chciałby oferować swoim klientom usługi przetwarzania kwantowego, ale pan Painter powiedział również, że wierzy, że zaawansowane maszyny mogą ostatecznie pomóc zoptymalizować ogromną globalną logistykę handlu detalicznego Amazon.

„Wiesz, firma taka jak Amazon, dokonujesz w tym jednego procenta poprawy i mówisz o dużych dolarach, prawda? Komputery kwantowe mogą umożliwić ci zrobienie tego bardziej efektywnie, w czasie rzeczywistym - i to jest prawdziwa wartość” - wyjaśnił.

Czym jest cat qubit?

Komputery kwantowe rozwiązują problemy, wykorzystując dziwne właściwości materii i energii w bardzo małych skalach, jak opisuje nauka fizyki kwantowej.

Komputery kwantowe nie zastąpią tak zwanych komputerów „klasycznych”, ale obiecują, że będą w stanie rozwiązać problemy, których nie potrafią nawet najpotężniejsze współczesne komputery - przynosząc nowe odkrycia, takie jak lepsze baterie i nowe leki.

Jednak ten potencjał jest ograniczany przez problem błędów.

Komputery kwantowe są niezwykle wrażliwe na hałas w swoim otoczeniu - wibracje, ciepło, zakłócenia elektromagnetyczne z telefonów komórkowych i sieci WIFI, a nawet promienie kosmiczne i promieniowanie z kosmosu mogą powodować, że będą popełniać błędy, które następnie należy skorygować.

Kubity Cat to jedna z prób rozwiązania tego problemu poprzez wprowadzenie odporności na błędy do projektu używanych kubitów.

Kubity to podstawowe elementy komputerów kwantowych, odpowiedniki bitów w komputerach, z których korzysta większość z nas.

Kubity Cat zostały nazwane na cześć Erwina Schrödingera, którego pytanie o kota w pudełku z 1935 roku pomogło rzucić światło na część myślenia stojącego za teorią kwantową.

Amazon uważa, że ​​nowy układ, który ma zaledwie pięć kubitów Cat z 14 kluczowych komponentów, może obniżyć koszty korygowania błędów kwantowych nawet o 90% w porównaniu z obecnymi podejściami.

Technologia kubitów Cat nie jest wyłączną własnością Amazon, francuska firma o nazwie Alice & Bob przeprowadziła pionierskie prace nad tą technologią i nadal ją rozwija.

Mazyar Mirrahimi, dyrektor ds. badań w narodowym instytucie badań technologicznych Inria, powiedział, że Ocelot to „ważny krok naprzód w kierunku wydajnych sprzętowo i odpornych na błędy obliczeń kwantowych”.

Amazon uważa, że ​​nowy układ oferuje ścieżkę do skalowania do bardziej wydajnych maszyn z wbudowanym tego typu zabezpieczeniem przed błędami, ale naukowcy przyznają, że przed nimi wiele wyzwań.

Michael Cuthbert, dyrektor brytyjskiego Narodowego Centrum Komputerów Kwantowych, z zadowoleniem przyjął postępy poczynione przez Amazon, ale powiedział BBC, że dopiero okaże się, jaki wpływ będzie to miało na szybkość, z jaką branża będzie w stanie rozwijać naprawdę użyteczne komputery kwantowe:

„Korekcja błędów jest kluczowym krokiem niezbędnym w długoterminowym rozwoju komputerów kwantowych. To kluczowy krok, który przekształca komputery kwantowe w praktyczne i komercyjne narzędzie, którego możemy używać do rozwiązywania złożonych problemów w chemii, nauce o materiałach, medycynie, logistyce i energetyce”.

„Częścią wyzwania jest to, jak skutecznie skalować rewolucyjną technologię – mechanizmy umożliwiające korekcję błędów bez ogromnych narzutów w rozmiarze układu, zużyciu energii i złożoności systemów są naprawdę mile widziane”.

Badacze z Amazon opublikowali swoje odkrycia w artykule badawczym w czasopiśmie naukowym Nature

Punkt obrotu

Amazon dołącza do Microsoftu i Google, ogłaszając nowy eksperymentalny układ. Ale czy ta lawina ogłoszeń jest wynikiem sprytnych badań czy sprytnego PR-u? A może to przypadek, technologiczny odpowiednik powiedzenia, że ​​autobusy zawsze przyjeżdżają trójkami?

Heather West śledzi branżę komputerów kwantowych jako kierownik ds. badań w International Data Corporation i została poinformowana o nowym układzie przez Amazon przed publikacją.

Opisuje wyniki Amazon jako „postęp”, a nie przełom.

Wszystkie trzy ostatnie ogłoszenia skupiały się na redukcji błędów i mówi mi, że branża „przechodzi” od skupienia się na liczbie kubitów do skupienia się na „możliwości wykorzystania tych systemów na skalę do rozwiązywania rzeczywistych problemów. A robiąc to, musimy być w stanie rozwiązać korekcję błędów w systemach kwantowych”.

Jednak pan Painter zgodził się „w 100%”, że nie będzie łatwo skalować dzisiejszych systemów eksperymentalnych.