В пятницу в США открылось первое специализированное предприятие для массового выпуска квантовых компьютеров. Двери завода открыла компания IonQ в присутствии делегации от властей штата Вашингтон. Квантовые компьютеры IonQ выглядят как обычные серверные стойки, и этим они подкупают заказчиков, среди которых ряд крупнейших компаний из США, Пентагон и даже швейцарская компания QuantumBasel.

Источник изображения: IonQ

О строительстве уникального для США производства было объявлено чуть больше года назад. Предприятие раскинулось на площади 6000 м² в пригороде Сиэтла Ботелле. Кроме сборочных цехов на территории предприятия развёрнут квантовый ЦОД компании с облачным доступом (второй по счёту в США), исследовательские центры и научный кампус. Компания IonQ не удовлетворилась достигнутым и объявила о расширении площадки до более чем 9000 м².

В настоящий момент компания способна производить и поставлять заказчикам квантовые системы Forte на 35 алгоритмических кубитах (AQ), и в будущем запустят сборку систем Tempo на 64 AQ. Благодаря квантовым законам система Tempo будет производительнее Forte не в два раза, что можно было бы ожидать от обычных классических компьютеров, а в 536 млн раз, за что мы любим и ждём квантовые вычислители. Они обладают невиданным потенциалом в сфере расчётов, но мы пока не можем распорядиться этими возможностями даже на начальном уровне.

IonQ Tempo

Тем не менее, за компьютерами IonQ в очередь выстроились компании Hyundai Motor Company, Airbus, GE Research и другие. Две системы хотят приобрести военные, а ещё две системы ждут в Швейцарии. И это наряду с тем, что ведущие облачные платформы уже предоставляют доступ к квантовым платформам IonQ, включая сервис Amazon Braket.

Квантовая платформа IonQ опирается на кубиты из ионов под управлением лазеров. Такие системы не требуют криогенного охлаждения или, по крайней мере, охлаждаются до относительно высоких температур. Это делает работу с ними удобной и достаточно гуманной по затратам. Когда-нибудь заводы по производству квантовых компьютеров будут открываться пачками, но первый останется таким навсегда.

IonQ представила монтируемые в обычную серверную стойку квантовые компьютеры корпоративного класса Forte Enterprise и Tempo для центров обработки данных. О системах Forte было известно ранее, а Tempo стали новинкой, поставок которой придётся ещё подождать. Также системы Tempo отобрали у Forte звание самого мощного прикладного квантового компьютера в мире. Они позволят запускать задачи на 64 алгоритмических кубитах (AQ), тогда как платформы Forte опираются на 35 AQ.

Источник изображения: IonQ

Оба решения предназначены для предприятий и государственных структур, желающих интегрировать возможности квантовых вычислений в существующую инфраструктуру. Важно отметить, что кубиты квантовых систем IonQ при работе не требуют экстремального охлаждения, сильнейшего экранирования и защиты от вибраций, что жизненно необходимо, например, для квантовых компьютеров компаний IBM и Google, использующих сверхпроводящие кубиты. Кубиты в системах IonQ — это ионы в ловушках, которыми управляет лазер. Такие системы действительно просто интегрировать в современную инфраструктуру серверных залов, на что IonQ сделала ставку.

Добавим, компания IonQ предложила собственную метрику для оценки производительности квантовых вычислителей. В частности, она предложила отказаться от простого подсчёта количества кубитов в системе и того, как много из них одновременно могут находиться в запутанном состоянии. Такую метрику предложили в IBM и назвали её подсчётом квантового объёма компьютеров. Сделано это потому, что одно только число кубитов не может говорить о вычислительных возможностях квантового компьютера, ведь запутать и удержать в таком состоянии обычно можно только малую часть из них (алгоритмы запускаются только на кубитах в запутанном состоянии).

IonQ Forte Enterprise

Согласно предложению IonQ, для оценки производительности квантовой платформы необходимо использовать алгоритмические кубиты или кубиты, которые способны на некоторые элементарные операции или инструкции. Физических кубитов в системе может быть множество, но для запуска программы будут использоваться только комбинации некоторых из них. За базу были приняты типовые алгоритмы, установленные Консорциумом квантового экономического развития (QED-C). Компьютер IonQ Forte Enterprise, тем самым, имеет 35 алгоритмических кубитов, а Tempo — 64. Кажущееся на первый взгляд почти удвоение числа алгоритмических кубитов создаёт, тем не менее, колоссальную разницу в вычислительной мощности — в 536 млн раз, по оценкам производителя. И в этом вся суть квантовых вычислений — экспоненциальный рост производительности.

«Современные квантовые возможности часто ограничены доступностью систем и их неточностью при масштабировании. С помощью Tempo и Forte Enterprise компания IonQ даёт понять нашим партнерам, что квантовые технологии могут работать вместе с существующим оборудованием ЦОД и приведут к коммерческим преимуществам в течение двух лет, — сказал Питер Чепмен, генеральный директор и президент компании IonQ. — Мы быстро приближаемся к тому моменту, когда квантовые компьютеры станут стандартным набором инструментов для решения самых сложных мировых проблем. IonQ играет ведущую роль в обеспечении доступности наших систем, чтобы корпоративные компании могли подготовиться к этому моменту уже сейчас».

IonQ Tempo

Добавим, в октябре компания обещает раскрыть дальнейшие планы по созданию передовых квантовых вычислителей.

Занимающаяся разработкой квантовых компьютеров компания IonQ анонсировала открытие «первого специального завода по производству квантовых компьютеров в США», который будет расположен в пригороде Сиэтла. Новое предприятие будет включать как производственные мощности, так и объекты для размещения команды исследований и разработок.

Источник изображения: IonQ

Завод площадью порядка 6000 м² будет расположен в Ботелле — пригороде Сиэтла. Здесь уже имеются предприятия компаний вроде Microsoft, Google, Amazon, Panasonic и Seattle Genetics, а также немало научных структур вроде Университета штата Вашингтон. В кампусе IonQ будет расположен как квантовый дата-центр, так и основные производственные мощности компании в Северной Америке. Предполагается, что в ближайшие годы IonQ создаст тысячи новых рабочих мест.

По словам главы IonQ Питера Чепмена (Peter Chapman), квантовые вычисления станут ключом к решению многих мировых проблем, включая изменения климата, дефицит энергии и проблемы с логистикой. Окрестности Сиэтла десятилетиями были хабом для технических инноваций, кроме того, там имеется немало квалифицированных кадров. Курировать проект будет доктор Дейв Мехюс (Dave Mehuys), один из бывших топ-менеджеров PsiQuantum с многолетним опытом работ в сфере квантовых вычислений.

Анонс стал последним событием в цепочке шагов, предпринимаемых IonQ на северо-западе тихоокеанского побережья США. Известно, что в 2022 году компания совместно с лабораторией Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Министерства энергетики страны сообщила об организации устойчивых поставок бариевых кубитов для следующего поколения квантовых компьютеров IonQ.

Кроме того, квантовые системы IonQ уже доступны на двух облачных платформах региона — Amazon Braket и Azure Quantum. В прошлом году компьютер IonQ Aria получил имя самого мощного квантового компьютера в мире с показателем #AQ (Algorithmic Qubit), равным 23. В числе компаний и структур, заключивших корпоративные и федеральные контракты на поставку нового оборудования — Airbus, GE, Dow Chemistry, Hyundai Motors, Университет Мэриленда и даже Исследовательская лаборатория ВВС США.

Американская компания IonQ представила новые квантовые системы Forte, широкие поставки которых начнутся со следующего года. В новой системе стало ещё больше кубитов, точность работы которых также была повышена. По словам компании, IonQ Forte на сегодня являются самыми производительными квантовыми компьютерами в мире для решения прикладных задач. Квантовое «железо» настраивается под алгоритмы клиента и поэтому максимально оптимизировано.

Источник изображения: IonQ

Предыдущее поколение квантовых систем IonQ Aria содержат по 20 алгоритмических кубитов. Оценка опирается на собственную метрику компании IonQ. Напомним, производители квантовых систем пока не договорились о единой метрике для измерения производительности и возможностей квантовых компьютеров. Компания IonQ предложила свой вариант в виде подсчёта так называемых алгоритмических кубитов, в основу которого были положены «типовые» алгоритмы, определённые Консорциумом квантового экономического развития (QED-C). По мнению IonQ, алгоритмические кубиты позволяют клиентам с высокой точностью предсказать производительность квантовых систем при выполнении тех или иных вычислений и, тем самым, выбрать для себя оптимальную конфигурацию.

Новое поколение систем IonQ Forte содержит 32 алгоритмических кубита, что более чем на 50 % превосходит возможности предыдущей платформы. Также новая платформа получила оптические системы в виде акустооптического дефлектора (AOD), которые позволяют динамически направлять лазерные лучи, управляющие квантовыми затворами, на отдельные ионы. Системы IonQ опираются на оптические ловушки ионов, в которых лазеры используются для установки и измерения квантовых состояний ионов (кубитов). В системе IonQ Forte улучшенная система управления лазерами способна адресовать до 40 отдельных ионных кубитов, и в настоящее время настроена на использование 31 из них.

«Стеклянный» квантовый процессор IonQ. Источник изображения: IonQ

В целом AOD разработана для минимизации шума и преодоления колебаний в положении ионов, что улучшает точность в длинных цепочках захваченных ионов, а это имеет решающее значение для масштабирования квантовых компьютеров. Кроме того, ключевые параметры, включая конфигурацию кубитов и затворов, могут быть настроены в соответствии с потребностями пользователя, создавая действительно динамичную и гибкую систему. В будущем компания планирует перевести производство квантовых процессоров с кремния на стекло, что удешевит производство и облегчит масштабирование, но это уже другая история.