Japonija pristatė „Shunkai“ kvantinį kompiuterį

Pasak „Live Science“, Japonijos mokslininkai paleido „Shunkai“ – pilno technologinio ciklo neutraliųjų atomų kvantinį kompiuterį – ir iki 2031 m. kovo planuoja išplėsti sistemą iki 10 000 kubitų. „Shunkai“ pristatomas kaip pirmoji tokio tipo visapusiška sistema Japonijoje: ji apjungia programinę įrangą, valdymo sluoksnius ir aparatinę įrangą, todėl gali priimti naudotojų įvestis ir pateikti rezultatus.

Pilno technologinio ciklo architektūra turėtų padėti įrenginį iš karto lengviau pritaikyti moksliniams tyrimams. Teoriškai integruota programinė įranga ir valdymo sluoksniai leidžia tyrėjams vykdyti eksperimentus bei naudoti algoritmus nekuriant atskiros valdymo infrastruktūros. „Shunkai“ komanda teigia, kad per artimiausius metus suteiks prieigą išoriniams naudotojams ir kitiems mokslininkams.

Projekto vadovas, Molekulinių mokslų instituto fotomolekulinių mokslų profesorius Kenji Omori teigė, kad mokslininkams naudojantis „Shunkai“ jis gali turėti reikšmingą poveikį pramonei, akademinei bendruomenei ir valdžios institucijoms visame pasaulyje. Kūrėjų komanda taip pat planuoja integruoti „Shunkai“ į esamą bendrą superkompiuterių centrą ir sukurti hibridinį duomenų apdorojimo centrą, vadinamą kvantinių technologijų ir GPU centru.

Kaip „Shunkai“ papildo dabartines kvantines technologijas

Kvantiniai kompiuteriai veikia pagal kvantinės fizikos, o ne klasikinės fizikos dėsnius. Pagrindiniai jų informacijos vienetai yra kubitai, kurie gali būti superlaidžiosios grandinės, sulaikyti jonai arba fotonai. Kubitai gali būti 1 arba 0 būsenos, taip pat abiejų būsenų superpozicijoje vienu metu. Ši savybė yra kvantinio duomenų apdorojimo pagrindas.

Kubitai yra itin trapūs. Net nedideli aplinkos trikdžiai gali juos destabilizuoti ar ištrinti juose saugomą informaciją, todėl didelio tikslumo užtikrinimas tebėra vienas svarbiausių iššūkių. Manoma, kad kubitų klaidų rodiklis siekia maždaug vieną klaidą tūkstančiui operacijų, o klasikinių kompiuterių bitų klaidų rodiklis paprastai sudaro apie vieną klaidą milijardui ar net trilijonui operacijų. Didelė dalis dabartinių tyrimų skirta kvantinių klaidų taisymui: informacija pertekliniu būdu koduojama keliuose kubituose, siekiant sumažinti riziką, kad smulkios klaidos sugadins visą skaičiavimą.

Bendra šios srities strategija – pirmiausia sukurti kokybiškesnius kubitus, o vėliau didinti jų skaičių sistemoje, kad kvantinės mašinos ilgainiui galėtų konkuruoti su sparčiausiais klasikiniais superkompiuteriais.

„Shunkai“, pavadintas XVII amžiaus japonų astronomo Harumi Shibukawa garbei, dalį šių apribojimų sprendžia vietoje itin šaltų superlaidžiųjų grandinių kubitams naudodamas neutraliuosius atomus. Neutralieji atomai sulaikomi ir fiksuojami vietoje optiniais pincetais – technologija, leidžiančia išdėstyti ir valdyti pavienius atomus stipriai sufokusuotais lazerio spinduliais.