Бъдещето на квантовите компютри е почти полу-тук – готови ли сме за това?

Бъдещето на изчислителната техника е ... голям метален резервоар? Ако се окаже, че там има само човек с лаптоп, който прави търсения с Google, ще бъда много разочарован.Увеличи / Бъдещето на компютрите е … голям метален резервоар? Ако то се оказва, че просто има човек с лаптоп, който прави Google търсения, ще бъда много разочарован.Джон Тимър

YORKTOWN HEIGHTS, NY – в стая с едно възможно бъдеще компютри. Самият компютър е напълно неподправен, изглеждащ като метален резервоар, окачен от тавана. Какво прави впечатление е шумът, обикновен метален пинг, който доминира над стая. Това е звукът на охлаждаща система, проектирана да поема хардуер до ръба на абсолютната нула. И хардуерът, който се охлажда, не е стандартен чип; това е поемането на IBM от квантовите изчисления.

През 2016 г. IBM вдигна много шум, когато покани обществеността да изпробвайте ранна итерация на своя квантов компютър, хостинг само пет кубита – твърде малко кубити, за да се правят сериозни изчисления, но повече от достатъчно, за да могат хората да придобият опит в реалния свят програмиране на новата технология. На фона на бърз прогрес, IBM инсталира повече резервоари в своята квантова изчислителна зала и добави нови процесори, както бяха готови. Докато компанията увеличи мащаба си на кубити до 20, той оптимистично обяви, че 50-кубитен хардуер беше на път.

Допълнителна информация

Как работи новият пет-кубитен универсален квантов компютър на IBM

По време на неотдавнашното ни посещение в изследователския център на Томас Уотсън на IBM, изследователите на компанията бяха далеч по-внимателни и ясни те не даваха обещания и 50-кубитният хардуер е просто стъпка към бъдещето на квантовите изчисления. Но те направиха случаят, в който IBM беше позициониран да бъде част от това бъдеще, през част от екосистемата, която компанията изгражда тези ранни усилия.

Строителни блокове към чипове

За своите кубити IBM използва свръхпроводящи проводници, свързани към a резонатор, всички изградени върху силиконова вафла. Жицата и вафлата нека компанията използва своя опит в изграждането на вериги, но в в този случай телта е смесица от ниобий и алуминий, което позволява тя се свръхпроводи при изключително ниски температури. Джери Чоу, който ни показаха около стаята за тестване на хардуер, казва компанията все още експериментира с подробности как да подобри своите кубити, тестване на различни състави и геометрии поотделно или в двойки.

Резонаторът е чувствителен към микровълновите честоти, което позволява всеки отделен кубит, който трябва да се зададе или прочете с помощта на микровълнова печка пулс. Всеки чип съдържа оптични елементи, които вземат външни микровълнов вход и го насочва към отделни кубити. Няма нищо специално за самите микровълни, така че входът е създаден използване на оптика извън рафта. Единственото предизвикателство е получаването на принос към чипа, дълбоко в неговия охладен с течност хелий резервоар. Хардуерът към не само трябва да издържа на изключително студените температури, но и оцелеят като се затоплят до стайна температура. (Макар че, щом стане охладени, хардуерът може да работи безкрайно без замяна.)

Квантовите изчисления разчитат на заплитане сред тези кубити. Чоу каза на Ars, че за да заплетеш всеки два от тези кубити, можеш разчитайте на факта, че имат малко по-различен резонанс честоти. Ако се обърнете към всеки член на кубитната двойка, използвайки резонансна честота на партньора си, тогава е възможно да се оплете тях. След това колекциите от двойки могат да бъдат объркани в по-висок ред заплетени системи. Кубитите остават кохерентни за 100 микросекунди в даден момент, но заплитането на кубитната двойка може да се извърши в около 10 наносекунди. Чоу каза, че вграждането на чип в момента отнема няколко микросекунди, което позволява достатъчно време за подготовка на цялото система и извършване на изчисления.

Ако всичко е просто, защо още не сме го виждали 50-кубитният чип?

Подобно на някои от най-ранните си компютри IBM постави своя квантов компютър в бежово. Джон Тимер

Част от охладителната система, която обикновено е вътре в тези резервоари. То използва течен хелий за понижаване на температурите до почти абсолютна нула. Джон Тимер

Има външни физически контроли за охлаждане, но не и компютри. Джон Тимър

Всичко това за това? Проба от един от чиповете за квантово изчисление. Джон Тимър

Без техния хардуер за поддръжка на мед, чиповете за квантови изчисления изглежда като всеки друг чип, който е направен върху силиконова вафла. JohnTimmer

Проблемът е, че кубитите са изключително чувствителни към екологичен шум. Това може да е шум извън устройството (въпреки че металният резервоар помага да се защити чипът от много от това). Но може да идва и отвътре – охлаждащата система, микровълновата окабеляване и самите компоненти на чипа могат да взаимодействат кубитите. И всякакъв вид взаимодействие е пагубно за изчисления.

Това означава да промените каквото и да било за архитектурата на чипа добавянето на един кубит, има потенциал да промени честотата и тип грешки, когато чипът извършва изчисления. IBMправи обширно моделиране, за да се опита да ограничи този проблем преди чип е направено, но в известна степен е емпирично и итеративно процес: използвайте чип и вижте какво ще се случи. „Изграждане на повече кубити ще ни помогне да идентифицираме източници на шум и кръстосани разговори “, каза той Чоу.

Това озвучи Сара Шелдън, една от работещите учени върху микровълновите системи, които контролират и четат кубитите. “Ние имаме добри инструменти за характеризиране на отделни компоненти, но нямат ефективни средства за характеризиране на цели устройства – каза Шелдън една система става по-голяма, ние се сблъскваме със ситуации, при които контрол на един кубит може да причини грешки другаде. “По-късно тя добави:” Наближаваме границата, при която не можете да симулирате класически тези устройства – как да направите казвате, че работи правилно? ”

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: