Теги → квантовые вычисления
Быстрый переход

Российский квантовый симулятор за два часа решил задачу, на которую обычная система потратила неделю

Группа российских учёных показала эффективное решение физической задачи на квантовом симуляторе. Симулятор всего из пяти кубитов многократно ускорил получение результата, на обработку математической модели которого 138-ядерный вычислительный кластер потратил около семи суток. Симулятор не может стать универсальным квантовым компьютером, но доказывает свою эффективность для решения специфических задач в физике и не только.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Работа группы исследователей из НИТУ «МИСиС», МФТИ, РКЦ, МГТУ им. Н. Э. Баумана и ВНИИА им. Духова опубликована в издании Physical Review Letters. В процессе проведения эксперимента физики показали, что линейные массивы сверхпроводящих кубитов-трансмонов могут быть использованы для изучения перехода «сверхпроводник — изолятор» в модели Бозе-Хаббарда. Для этого к линейному волноводу последовательно подсоединили пять сверхпроводящих кубитов со значительно пониженной чувствительностью к зарядовому шуму.

В представленной системе работу кубитов можно настроить таким образом, что они будут имитировать поведение фотонов или других бозонов согласно модели Бозе-Хаббарда. Фактически методом простого наблюдения (прямой спектроскопии) можно определить и просчитать поведение большого числа частиц за относительно короткое время.

Полученные в ходе опыта данные позднее были полностью подтверждены расчётами на мощном компьютерном кластере. Но если симулятору понадобилось всего два часа для получения результата, то кластер выдал данные лишь после почти семи дней непрерывных расчётов. А если создать квантовый симулятор из большего числа кубитов, то обычный суперкомпьютер может вообще не справиться с решением задачи в разумные сроки.

Оптическая фотография устройства (вверху, в ложном цвете) и схема эквивалентной  физической модели с бозонами, пойманными в периодический потенциал (внизу). Источник изображения: Physical Review Letters

Оптическая фотография устройства (вверху, в ложном цвете) и схема эквивалентной физической модели с бозонами, пойманными в периодический потенциал (внизу). Источник изображения: Physical Review Letters

Представленная и испытанная российскими учёными система квантового симулятора выдаёт решения задачи, которая может помочь в разработке новых сверхпроводящих материалов и, в частности, обещает продвинуться с поиском материалов для квантовых вычислительных систем. По сути, квантовый симулятор может стать первым шагом по направлению к универсальным квантовым вычислителям, хотя для решения многих насущных задач материаловедения он и так хорош сам по себе.

Компоненты для сверхмощного квантового компьютера с 1 млн кубитов будет производить Globalfoundries

Компания PsiQuantum объявила о сотрудничестве с компанией Globalfoundries, занимающейся контрактным производством полупроводниковой продукции. Предметом сотрудничества является производство компонентов для первого в мире прикладного фотонного квантового компьютера на основе 1 млн кубитов. Система получила название Q1.

Источник изображения: PsiQuantum.com

Источник изображения: PsiQuantum.com

В пресс-релизах обеих компаний указывается, что на полупроводниковых фабриках Globalfoundries будут производиться критически важные оптоэлектронные компоненты будущего квантового компьютера. В частности, говорится, что обе компании совместными усилиями нашли способ массового масштабируемого производства источников одиночных фотонов и детекторов одиночных фотонов на основе 300-мм пластин, разработанных компанией PsiQuantum.

По словам PsiQuantum, для создания интегрированных фотонных микросхем используются производственные линии Globalfoundries в США и Германии. На одной из двух фабрик Globalfoundries, расположенных в северной части штата Нью-Йорк, будут производиться тысячи фотонных чипов для квантового компьютера, а на заводе Fab 1 в немецком Дрездене будет налажено производство современных электронных управляющих микросхем.

Компания PsiQuantum была основана 2016 году четырьмя британскими учёными-физиками, которые переехали в Калифорнию и смогли привлечь на финансирование своих разработок 215 млн долларов. Одним из инвесторов проекта является компания Microsoft

Японские компании и госорганизации объединятся для разработки квантовых технологий

Власти Японии понимают, что даже лидирующие корпорации не смогут самостоятельно потянуть разработку квантовых технологий во всём их многообразии. При этом Япония отстаёт на данном направлении от США и Китая, хотя в стране есть компании с опытом работы в сфере квантовых наук. Японским компаниям придётся работать вместе, для чего в стране создадут государственно-коммерческое объединение из множества компаний с опорой на разработки Toshiba и NEC.

Квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах. Источник изображения: Takaki Kashiwabara

Квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах в институте Riken. Источник изображения: Takaki Kashiwabara

Ожидается, что новое объединение будет создано до конца текущего месяца. В него войдут свыше 50 компаний и государственных организаций. Это позволит объединить в масштабах одной структуры множество патентов, разработок и изобретений в сфере квантовых технологий, что даёт надежду на быстрое продвижение вперёд по пути квантовых исследований.

Очевидно, что для создания столь масштабного объединения предстоит колоссальная организационная работа. На это намекает такой простой факт, что статус юридического лица объединению рассчитывают присвоить только в следующем году, а ведь без этого сложно представить инвестиции в проекты, бюджетное финансирование и многое другое, без чего невозможна нормальная работа консорциума компаний.

Также следует учитывать, что вместе над квантовыми технологиями в Японии будут работать такие естественные конкуренты, как Toshiba, NEC, Fujitsu, Nippon Telegraph & Telephone, Hitachi и другие. Для успеха мероприятия придётся делиться секретами, которые оберегались на протяжении десятилетий.

«Одной компании сложно самостоятельно выполнять комплексную работу в этой области, — сказал Синтаро Сато (Shintaro Sato), руководитель отдела разработки квантовых вычислений Fujitsu. — Мы хотим широкого партнерства в промышленности, правительстве и академических кругах, не ограничивая их конкретными аспектами». Бизнес очень надеется на инициативу властей в этом вопросе. Других объединяющих мотивов у него нет, а Китай своими достижениями очень и очень пугает.

МГУ запустил первую российскую платформу для разработки квантовых алгоритмов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ) сообщает о запуске облачной программной платформы для разработчиков квантовых и гибридных квантово-классических алгоритмов. До сих пор подобные системы действовали только в рамках зарубежных проектов, таких как IBM Quantum Experience, Microsoft Azure Quantum, D-Wave и др.

Изображения Центра квантовых технологий МГУ

Изображения Центра квантовых технологий МГУ

Платформа разработана Центром квантовых технологий физического факультета МГУ. Она позволяет запускать и тестировать различные программные алгоритмы, предназначенные для работы с квантовыми вычислителями. При этом практически отсутствуют какие-либо ограничения в плане написания программ.

Для работы с платформой необходимо зарегистрироваться на сайте rcp.qotlabs.org. После прохождения данной процедуры пользователю станут доступны вычислительные ресурсы и API для связи с квантовым вычислительным устройством или его классическим симулятором.

«Разработка и тестирование алгоритмов квантовых вычислений необходимы для того, чтобы в дальнейшем, с развитием квантовых компьютеров, можно было решать всё более сложные задачи как научного, так и прикладного характера», — говорят специалисты.

В качестве физической основы платформы используются две системы, разрабатываемые в Центре квантовых технологий физического факультета МГУ: это квантовый процессор на нейтральных атомах в оптических ловушках и линейно-оптический квантовый вычислитель. Для написания алгоритмов может применяться язык квантовых инструкций, синтаксис которого совпадает с языком Quil (Rigetti Computing). Традиционные алгоритмы могут создаваться на базе Python. 

Квантовые технологии помогут создать всепланетный оптический телескоп

Несколько оптических телескопов могут создать единый снимок участка неба только тогда, когда они расположены на удалении до сотни метров. Объединить все телескопы мира во всепланетный оптический телескоп и заглянуть на край Вселенной нельзя, этому помешает не только пространство, но и время. Но решение есть, уверены австралийские астрономы, а помогут в этом квантовые технологии.

Very Large Telescope (Очень большой телескоп) — комплекс из четырёх оптических телескопов, работающх как один большой

Very Large Telescope (Очень большой телескоп) — комплекс из четырёх оптических телескопов, работающих как один большой

В 2019 году мир потрясла новость о том, что получено первое реальное изображение чёрной дыры. Изображение сделано распределённой по Земле системой антенных решёток (радиотелескопов), участвующих в проекте «Телескопа горизонта событий» (Event Horizon Telescope, EHT). Множество радиотелескопов были синхронизированы для получения радиоснимка объекта, удалённого от нас на 55 млн световых лет. Но что легко для радиоволн, для оптического диапазона не подходит.

Группа австралийских астрономов из Сиднейского университета считает, что создать всепланетный оптический телескоп поможет так называемый квантовый жёсткий диск (QHD). Это система хранения данных об одиночных фотонах, которая записывает время, амплитуду и фазу каждой такой частицы. На каждом из земных оптических телескопов необходимо будет сделать снимок заданного участка неба и разложить его на одиночные фотоны и только после получения всех снимков собрать результирующее изображение из всей совокупности фотонов.

Полученное в 2019 году планетарным радиотелескопом изображение чёрной дыры

Полученное в 2019 году планетарным радиотелескопом изображение чёрной дыры

Неважно когда, где и как будут сделаны снимки оптическим телескопом. Если их разложить на одиночные фотоны с исчерпывающей информацией по каждому — это сделает оптическую всепланетную интерферометрию реальной. Земля превратится в один огромный глаз в далёкий космос. Одна беда — квантовые жёсткие диски пока находятся на стадии лабораторных проектов и могут хранить квантовую информацию в ограниченном объёме и сравнительно недолго — часы. Для всепланетного телескопа это пока не подходит, но в перспективе всё получится, уверены астрономы.

Российские учёные обнаружили, как фотоны могут помочь в создании многопроцессорных квантовых компьютеров

Российские учёные из НИТУ «МИСиС» в составе международной группы исследователей доказали возможность эффективного взаимодействия между микроволновыми фотонами. Эти частицы не могут взаимодействовать напрямую, поэтому физики нашли обходной путь — заставили фотоны влиять друг на друга с помощью массива сверхпроводящих кубитов. Это открытие приближает создание коммерческих квантовых компьютеров.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

По словам учёных, сверхпроводящие кубиты являются идеальным решением для взаимодействия с фотонами. «Использование сверхпроводящих кубитов, которые, по сути, являются рукотворными атомами, объясняется тем, что для данного типа объектов характерно очень сильное взаимодействие со светом. Обычные атомы намного меньше, чем длина волны. Взаимодействие обычного света с естественным атомом довольно слабое», — поясняет один из авторов исследования, заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и руководитель группы в Российском квантовом центре, профессор, доктор физ.-мат. наук Алексей Устинов.

Серия экспериментов на специально созданной установке показала, что в процессе взаимодействия с массивом сверхпроводящих кубитов в спектре фотонов возникает интервал частот, в котором волновод становится непрозрачным (происходит отражение фотонов). Иначе говоря, учёные могли заставить фотон двигаться либо по одному пути (волноводу), либо по другому. То есть, появляется возможность управлять поведением фотонов — кодировать его и с помощью этого механизма передавать с фотоном информацию.

Сделанное открытие особенно важно, поскольку массивы сверхпроводящих кубитов заключены в ограниченный по объёму криостат с температурой близкой к абсолютному нулю. Передача квантовой информации с помощью фотонов между несколькими такими криостатами подобна работе многопроцессорных конфигураций. Это позволяет надеяться на хорошее масштабирование квантовых вычислителей и на работу в кластерах.

Чуть больше о сделанном открытии можно прочесть на сайте НИТУ «МИСиС». Также работа по теме опубликована в издании npj Quantum Materials и свободна для прочтения.

Российские физики создали прототип пятикубитного процессора. Это приблизит создание квантового компьютера в России

По сообщению лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ, в России впервые создана квантовая интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов. Это важный шаг на пути создания полномасштабных универсальных квантовых процессоров и симуляторов. Формально разработку можно назвать прототипом квантовых процессоров, которых в мире пока совсем немного.

Образец интегральной схемы на основе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Источник изображения: МФТИ

Образец интегральной схемы на основе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Источник изображения: МФТИ

Впервые о разработке в России сверхпроводящего кубита специалисты МФТИ сообщили в 2015 году. Год спустя физики начали эксперименты с двухкубитовым чипом. Сегодня учёные готовы к экспериментам с квантовыми вычислителями и симуляторами на основе пятикубитовых чипов, что существенно повысит ценность исследований.

Как считают российские физики, в ближайшие годы от квантовых систем больше всего практической пользы можно будет получить в области машинного обучения и работы с нейросетями. На квантовых системах нейросети могут работать с меньшим числом параметров, что существенно ускорит обработку данных. Также значительный эффект от использования квантовых платформ можно получить в симуляторах процессов, которые невозможно рассчитать на обычных компьютерах в разумное время.

«Интегральная схема разработана в лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ и изготовлена на технологической базе Центра коллективного пользования московского Физтеха, — сообщается на сайте института. — Первые измерения показали, что все элементы схемы работают с ожидаемыми параметрами. В настоящий момент МФТИ обладает уникальной возможностью самостоятельно разрабатывать, изготавливать и тестировать квантовые устройства».

Часть двухкубитовой квантовой системы. Источник изображения: МФТИ

Часть двухкубитовой квантовой системы образца 2016 года. Источник изображения: МФТИ

Успех разработке обеспечил ряд ключевых факторов. Главным фактором стал опыт сотрудников и развёрнутое производственное и научное оборудование. В ходе многолетних исследований учёные смогли «существенно улучшить контроль геометрических и электрических параметров туннельных контактов». Также физики отладили технологию изготовления микроволновых резонаторов, которые располагаются на чипе вблизи кубитов и служат для считывания их квантового состояния. Другой важной вехой в разработке стала отладка процесса изготовления навесных мостиков (эйр-бриджей), которые позволяют подавить паразитные резонансные моды и тем самым повысить добротность структур.

По словам сотрудников, возможности центра и лаборатории достаточны для выполнения всех этапов, необходимых для создания элементов квантовых процессоров от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Но для создания полноценного квантового компьютера требуется дооснащение лаборатории и модернизация «чистой комнаты». И эта оговорка неспроста. Объёмы финансирования разработки российского квантового компьютера могут сократить со всеми вытекающими последствиями.

Fujitsu погрузится в разработку сверхпроводящих квантовых компьютеров

Ведущий японский институт Riken и компания Fujitsu сообщили, что они объединяют усилия по разработке квантовых вычислителей на основе сверхпроводящих кубитов и соответствующих алгоритмов. Для этого партнёры создают профильный центр, который будет работать с 1 апреля 2021 года по 31 марта 2025 года. Главной целью сотрудничества должна стать разработка 1000-кубитовой системы.

Пример элемента квантового компьютера на сверхпрводящих кубитах

Пример элемента квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах

Важно отметить, что до октября 2020 года, когда Fujitsu впервые сообщила о планах разрабатывать квантовые вычислители на сверхпроводящих кубитах, она придерживалась иной стратегии в области квантовых вычислений. Много лет подряд компания продвигала реализацию так называемого квантового отжига (Digital Annealer) — аппаратно-программную методику нахождение оптимальных показателей из огромных массивов данных. Первое поколение процессоров и систем Digital Annealer она выпустила в 2018 году, а второе — в 2019 году. И это были не опытные решения, а вполне конкретный инструмент для решения бизнес-задач по оптимизации процессов.

С недавнего времени Fujitsu решила либо сменить направление в разработке квантовых вычислителей, либо дополнить существующие разработки. В любом случае, компания имеет достаточно опыта в практической реализации околоквантовых алгоритмов и чётко знает, что интересует клиентов на этом направлении. Институт Riken, в свою очередь, предоставит Fujitsu наработки в области сверхпроводящих квантовых систем. Вместе они рассчитывают создать квантовые компьютеры и алгоритмы, которые оказались бы полезными для бизнеса не когда-нибудь, а в обозримом будущем.

Учёные из США предложили новый источник одиночных фотонов для квантовой криптографии, кубитов и не только

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории создали новый класс квантовых точек с потенциально большими возможностями для медицинской визуализации, квантовой криптографии и квантовых вычислений. Уникальность разработки состоит в том, что спектрально чистые одиночные фотоны испускаются при комнатной температуре в широко настраиваемом диапазоне длин волн.

Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Для создания квантовых точек, испускающих одиночные фотоны, учёные использовали синтез в растворе коллоидных наночастиц. Полученные в ходе химических процессов квантовые точки представляют собой ядро из селенида кадмия в оболочке из сульфида кадмия. Для превращения таких структур в излучатели одиночных фотонов исследователи вставили между оболочкой и ядром прослойку из сульфида ртути. Оказалось, что простое наращивание толщины прослойки дискретно меняет длину волны излучения фотона.

«Этот новый синтез позволяет с высокой точностью контролировать на атомном уровне толщину излучающей прослойки сульфида ртути. Изменяя её с шагом в один атомный слой, мы можем настраивать длину волны излучаемого света дискретными квантовыми скачками и в дальнейшем плавно её настраивать, меняя размер ядра селенида кадмия», — сказал Владимир Саевич, ведущий химик проекта.

Новые структуры намного превосходят существующие квантовые точки ближнего инфракрасного диапазона. Они демонстрируют ровное излучение на уровне одной точки почти идеальной однофотонной чистоты при комнатной температуре. Такое стабильное поведение хорошо сохраняется как при оптическом, так и при электрическом возбуждении.

Практическим применением разработки может стать медицинская визуализация, которая позволит глубже и безопаснее заглянуть вглубь тканей человека, квантовая криптография, которая требует быстрых и качественных источников одиночных фотонов для распределения квантовых ключей, квантовые компьютеры, в которых фотоны играют роль кубитов, маркировка для защиты от подделок и ряд других приложений.

Но не стоит ожидать немедленных прорывов. Учёные поясняют, что ещё предстоит добиться неразличимости фотонов — убедиться, что одиночные фотоны, испускаемые разными квантовыми точками на подложке, идентичны по своим квантово-механическим свойствам. Этим исследователи займутся на следующем этапе работы.

В США открыли бесплатный доступ к квантовому компьютеру на ионных ловушках

Большинство созданных сегодня квантовых вычислителей работает на криогенных кубитах. К некоторым из таких систем открыт свободный доступ, чтобы исследователи смогли изучить новые инструменты. Недавно парк доступных квантовых систем пополнился уникальным вычислителем на ловушках ионов, который работает при более высоких температурах среды, чем обычные криогенные системы. Утверждается, что новая установка открыта для исследователей со всего мира.

Часть квантовой системы Источник изображения: Bret Latter, Sandia National Laboratories

Часть квантовой системы QScout. Источник изображения: Bret Latter, Sandia National Laboratories

Квантовую систему QScout на ловушках ионов в открытый доступ предоставили Национальные лаборатории Сандия Министерства энергетики США. Работа на квантовой системе также оплачивается Министерства энергетики, но для исследователей она будет бесплатной.

Первый пакет проектов для запуска на квантовой системе QScout представили учёные из Университета Индианы. В ближайшее время эксперименты будут разрешены исследователям из IBM, Ок-Риджской национальной лаборатории, Университета Нью-Мексико и Калифорнийского университета в Беркли.

Проекты участников охватывают темы от проверок подходов для разработки алгоритмов до решения конкретных задач. Правда, возможности системы QScout ограничены всего тремя кубитами (квантовыми битами). В перспективе разработчики системы обещают довести количество кубитов на ионных ловушках до 32.

В основе квантового вычислителя QScout лежит полупроводниковый чип с системой захвата и удержания ионов иттербия. Электрическое поле удерживает атомы этого вещества. Считывание состояния кубитов из ионов иттербия производится радиоволнами, а кодирование — лазером.

Теоретически работа с подобными системами не должна принципиально отличаться от работы с криогенными кубитами, но нюансы есть всегда. Прежде чем получить в руки поистине многокубитные квантовые вычислители с сотнями и тысячами кубитами, надо на примере простейших квантовых систем понять, как такие системы эффективно использовать, и зачем они вообще нужны. Ради такого можно многое предложить даром и с минимальными ограничениями.

Китайцы сокрушили миф о квантовом превосходстве Google. Для этого понадобилось всего 60 видеокарт NVIDIA

Группа исследователей из пекинского Института теоретической физики Китайской академии наук повторила эксперимент компании Google по демонстрации квантового превосходства. На решение специфической задачи квантовая система Google Sycamore затратила 3 минуты и 20 секунд. Ту же самую задачу новый алгоритм китайских учёных без затей решил за 5 дней всего на 60 видеокартах компании NVIDIA. Квантового превосходства Google не случилось. Ждём нового.

Квантовая система Google Sycamore. Источник изображения: Google

Квантовая система Google Sycamore. Источник изображения: Google

О достижении квантового превосходства — способности быстро решать задачи, на которые классическим компьютерам требуется буквально вечность — Google сообщила в октябре 2019 года. По словам компании, её квантовая система Sycamore решила за 200 секунд задачу, на решение которой самому быстрому на тот момент суперкомпьютеру IBM Summit потребовалось бы 10 тыс. лет. В IBM оспорили это утверждение. Компания заявила, что улучшенный алгоритм мог бы решить квантовую задачу Google за 2,5 дня. Правда, компания не подтвердила эти слова практическим экспериментом.

Вместо IBM заявление Google о квантовом превосходстве опровергли учёные из Китая. Они разработали алгоритм, который на 60 видеокартах NVIDIA на графических процессорах V100 и A100 решил задачу Google примерно за пять дней. Тем самым, кстати, китайские исследователи показали, что суперкомпьютеры тоже не всегда самые лучшие инструменты, и важна не сама вычислительная мощность, а умение ею пользоваться. 

В то же время необходимо отметить, что поиск доказательств квантового превосходства той или иной квантовой платформы имеет больше спортивный характер, чем прикладной (китайцы тоже играют в эту игру). Но это позволяет нащупать границу между классическими и квантовыми вычислениями, ведь полной ясности в прикладных возможностях последней всё ещё нет. Китайцы, к слову, в новой пятилетке планируют перевести поиск квантовых алгоритмов из теоретической плоскости в практическую. Посмотрим, что из этого получится.

В Германии разрабатывается квантовый процессор на сверхпроводящих кубитах

Сообщается, что в Германии ряд институтов начал работать над национальным проектом по созданию квантового процессора на сверхпроводящих кубитах. Это проект GeQCoS, который так и расшифровывается — «Немецкий квантовый компьютер на основе сверхпроводящих кубитов». Проект GeQCoS финансируется Федеральным министерством образования и науки в размере 14,5 млн евро, из которых более 3 млн евро будут выделены Технологическому институту Карлсруэ (KIT).

Визуализация «немецкого» квантового процессора на сверхпрводящих кубитах. Источник изображения: Christoph Hohmann

Визуализация «немецкого» квантового процессора на сверхпроводящих кубитах. Источник изображения: Christoph Hohmann

Институт Карлсруэ играет важную роль в проекте. Исследователи из KIT будут заняты поиском лучших материалов для сверхпроводящих кубитов. В частности, в пресс-релизе сказано: «Основные компоненты квантового компьютера, квантовые биты или кубиты, будут реализованы посредством токов нулевого сопротивления в сверхпроводящих цепях. Эти токи относительно устойчивы к внешним возмущениям и могут сохранять квантовые состояния во время работы».

Ожидается, что применение новых материалов для изготовления кубитов приведет к лучшей воспроизводимости и более высокому качеству кубитов, включая лучшую связность многих кубитов и увеличение числа кубитов в составе процессоров. Связанные с использованием сверхпроводящих кубитов ошибки затрудняют квантовые расчёты — снижают точность вычислений, поэтому немецкие учёные ставят перед собой главной целью создание устойчивых к помехам квантовых архитектур.

По словам экспертов, сегодня квантовые компьютеры уже способны решать небольшие конкретные задачи и выполнять базовые операции. В долгосрочной перспективе работа направлена на разработку так называемого универсального квантового компьютера, который вычисляет важные задачи экспоненциально быстрее, чем классический компьютер. Архитектура, подходящая для расчета практически важных задач, требует существенного улучшения как аппаратного, так и программного обеспечения.

Для достижения этой цели в рамках проекта будут разработаны масштабируемые производственные процессы и оптимизированные корпуса для микросхем. В конце концов, прототип квантового процессора будет установлен в Институте Вальтера Мейснера Баварской академии наук. Ожидается, что разработанные технологии приведут не только к новым научным открытиям — тесная взаимосвязь с компаниями укрепит квантовую экосистему в Германии и Европе. Учёные обещают, что сделают всё возможное, чтобы создать прототип и обеспечить к нему доступ на программном и аппаратном уровне как можно раньше.

В Китае выпустили операционную систему для квантовых компьютеров, которая повысит эффективность вычислений

Как сообщает издание Xinhua, стартап из Хэфэя в лице компании Origin Quantum представил разработанную в стране операционную систему для квантовых компьютеров. Квантовая ОС получила название Origin Pilot и продемонстрировала способность «в несколько раз» повысить эффективность квантовых вычислений.

Источник изображения: Brian Wang / SCMP

Источник изображения: Brian Wang / SCMP

Нетрудно понять, что создание квантовых вычислительных систем неразрывно связывает разработку «железа» и программного обеспечения и, в первую очередь, системного ПО. Компания Origin Quantum, о которой мы рассказали на днях, разрабатывает квантовые процессоры и вычислительные платформы, и по определению обязана заниматься разработкой системного ПО. Это тем более важно, так как компания собирается массово продавать свои квантовые системы на внутреннем рынке.

Поскольку Origin Quantum создаёт квантовые системы на сверхпроводящих кубитах и на спиновых кубитах, операционная система Origin Pilot поддерживает каждую из платформ и совместима с «множеством» других вариантов квантовых вычислителей, как утверждают разработчики. Также в компании заявляют, что Origin Pilot улучшила выполнение вычислительных задач и автоматическую калибровку квантовых чипов. В целом китайцы повторяют путь IBM, которая стремится создать удобное программное обеспечение для работы с квантовыми вычислителями программистам без навыков работы с квантовыми системами.

Китай собрался догнать IBM, Intel и Google в сфере квантовых компьютеров

Японские СМИ со ссылкой на китайских коллег докладывают, что китайская компания Origin Quantum собрала средства в первом раунде финансирования серии A, чтобы догнать таких ведущих игроков в области квантовых вычислений, как IBM, Intel и Google.

Источник изображения: Origin Quantum

Источник изображения: Origin Quantum

Компания Origin Quantum создана в 2017 году как спин-офф Ключевой лаборатории квантовой информации (Key Laboratory of Quantum Information) Китайской академии наук (CAS). Первое финансирование компания получила от крупного азиатского инвестиционного фонда CASSTAR. Инвестиции в серии A компании предоставили близкий к властям Китая фонд China Internet Investment Fund, China Reform Fund, CCB International и ряд других инвесторов. Собранные деньги пойдут на разработку и производство квантовых компьютеров и квантовых чипов, а также на исследования основных квантовых технологий, связанных с вычислениями — это измерение состояния кубитов и управление кубитами.

Интересно, что китайцы разрабатывают квантовые компьютеры как на основе сверхпроводящих кубитов, так и на основе кремниевых (спиновых) кубитов. В первом случае они следуют по пути IBM и якобы отстают от неё всего на три года, а во втором случае — идут по пути Intel и находятся всего в двух годах позади неё.

Исследовательские и опытно-конструкторские работы в Origin Quantum возглавляются двумя ведущими китайскими учеными в области квантовых вычислений: Го Гуанканом (Guo Guangcan) и Го Гопином (Guo Guoping). Ядро исследовательской команды составляют эксперты с докторскими степенями в области компьютерных наук и физики Китайской академии наук. Научно-исследовательский персонал набран в основном из молодых специалистов Китайской академии наук. Штаб-квартира Origin Quantum находится в Хэфэе с филиалами в Чэнду и Шэньчжэне.

Источник изображения: Origin Quantum

Источник изображения: Origin Quantum

В прошлом году Origin Quantum представила первый сверхпроводящий квантовый компьютер под названием Wu Yuan, работающий на 6-кубитном сверхпроводящем квантовом процессоре KF C6-130, который она разработала самостоятельно. Эта система сравнима с компьютером IBM Q, анонсированном в 2017 году (отметим, IBM тогда подготовила 17-кубитную систему, но реально связанных кубитов там было меньше).

В настоящее время Origin Quantum завершает отладку 24-кубитного компьютера на сверхпроводящих кубитах и к концу года или в начале следующего года обещает создать 64-кубитный.

Всего за три года Origin Quantum анонсировала более 10 различных квантовых чипов, включая двухкубитный квантовый процессор первого поколения, получивший название XW B2-100, а также упомянутый выше KF C6-130. Более 100 компаний уже подписались на облачный сервис квантовых вычислений Origin Quantum, который там тоже создали с нуля со всем необходимым программным и алгоритмическим наполнением. Также компания заключила ряд сделок по продаже своих квантовых компьютеров и соответствующего программного и аппаратного обеспечения.

В лаборатории Microsoft создали криогенный контроллер кубитов, который обещает революцию в квантовых компьютерах

Специалистами квантовой лаборатории Microsoft создан криогенный контроллер кубитов под забавным названием «Крыжовник» (Gooseberry). Вероятно, за этим стоит образ облепленного сотнями ягод куста крыжовника, ведь Gooseberry закладывает основу того, что может совершить революцию в масштабировании квантовых вычислительных систем и это «трансформирует» отрасль, как заявили авторы исследования.

Красным обведён криогенный контроллер Gooseberry, синим — тестовый кубит, фиолетовым — резонатор. Источник изображения: Microsoft

Красным обведён криогенный контроллер Gooseberry, синим — тестовый кубит, фиолетовым — резонатор. Источник изображения: Microsoft

В лаборатории Microsoft с участием специалистов из Сиднейского университета впервые создали чип из 100 тыс. транзисторов на смешанной цифровой и аналоговой базе, который может работать при температуре почти вблизи абсолютного нуля. Точнее, контроллер остаётся рабочим и управляет кубитами при температуре 0,1 К (–273,05 °C). Предыдущий рекорд установила компания Intel, выпустив 22-нм контроллер Horse Ridge II, сохраняющий работоспособность при охлаждении до 4 K (–269,15 °C).

Может создаться впечатление, что разница небольшая, но для стабильности состояния криогенных кубитов и поддержки когерентности контроллер Intel всё ещё недостаточно холоден, чтобы находиться в одном контейнере с криогенными кубитами. В этом плане у разработки Microsoft намного лучшие перспективы. Она обещает существенно уменьшить физические размеры и упростить конфигурацию вычислителей на криогенных кубитах, ведь от контроллера к кубитам не нужно тянуть проводники за пределы контейнера — всё будет внутри.

Типичный элемент квантового вычислителя на криогенных кубитах. Источник изображения: 3DNews

Типичный элемент квантового вычислителя на криогенных кубитах. Источник изображения: 3DNews

«Современные [квантовые] машины создают красивый набор проводов для управления сигналами; они выглядят как перевернутое позолоченное птичье гнездо или люстра, — объясняет квантовый физик Дэвид Рейли (David Reilly) из Сиднейского университета. — Они красивы, но принципиально непрактичны. Это означает, что мы не можем масштабировать машины для выполнения полезных вычислений. Существует реальное узкое место ввода-вывода».

Контроллер Gooseberry обещает устранить это узкое место. Как считают разработчики, с его помощью можно будет создать систему, управляющую тысячей кубитов, тогда как сегодня созданы криогенные системы максимум с 50 кубитами.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Обзор лазерного принтера Pantum BP5100DW: когда скорость решает всё 2 ч.
Новая «безуглеродная» директива ЕС подтолкнёт дата-центры к переходу на СЖО 3 ч.
Qualcomm отчиталась об успешном завершении второго квартала с выручкой более $8 млрд 3 ч.
Facebook превзошла прогнозы по прибыли во втором квартале, однако опасается замедления роста в будущем 3 ч.
Oukitel представила 300-долларовый защищённый смартфон WP15 5G с батареей на 15 600 мА·ч 3 ч.
Новая статья: Обзор лэптопа HP ZBook Studio G7 (1J3W1EA): рабочая станция в корпусе ультрабука 4 ч.
Google отложила возвращение сотрудников в офисы из-за нового штамма коронавируса 5 ч.
Sapphire выпустила башенный кулер Nitro LTC для процессоров AMD с уровнем TDP до 100 Вт 6 ч.
Магнитная зарядка Realme MagDart подойдёт не только смартфонам, но и ноутбукам, планшетам и другим устройствам 7 ч.
Huawei вытеснили из пятёрки лидеров китайского рынка смартфонов 7 ч.