Квантовые вычисления выходят на рабочий стол, криоохлаждение не требуется.

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Квантовые вычисления на настольных компьютерах ... А вскоре и на мобильных устройствахКвантовая яркость

Австралийско-немецкая компания разрабатывает мощные квантовые ускорители размером с видеокарту. Они работают при комнатной температуре, уступая и превосходя сегодняшние огромные квантовые суперкомпьютеры с криоохлаждением, и вскоре они станут достаточно маленькими для мобильных устройств.

На данный момент сверхпроводящие квантовые компьютеры - огромные и невероятно привередливые машины. Их нужно изолировать от всего, что может сбить спин электрона и испортить расчет. Это включает в себя механическую изоляцию в экстремальных вакуумных камерах, где всего несколько молекул могут оставаться в одном или двух кубических метрах пространства. Он включает в себя электромагнитные силы - например, IBM окружает свои драгоценные квантовые биты или кубиты мю-металлами для поглощения всех магнитных полей.

И это включает температуру. Любой атом с температурой выше абсолютного нуля по определению находится в состоянии вибрации, и любая температура выше 10-15 тысячных градуса выше абсолютного нуля просто встряхивает кубиты до такой степени, что они не могут поддерживать «согласованность». Поэтому большинство современных квантовых компьютеров необходимо криогенно охладить с использованием сложного и дорогостоящего оборудования, прежде чем кубиты сохранят свое состояние в течение любого периода времени и станут полезными.

Экстремальный вакуум, мю-металлы и криогенное охлаждение при микрокельвиновой температуре: это не рецепт для получения доступной, портативной или легко масштабируемой квантовой вычислительной мощности. Но стартап, родившийся в Австралии, утверждает, что разработал квантовый микропроцессор, которому ничего из этого не нужно. Действительно, он прекрасно работает при комнатной температуре. Прямо сейчас это размер стойки. Скоро он будет размером с приличную видеокарту, и вскоре он станет достаточно маленьким, чтобы поместиться в мобильных устройствах наряду с традиционными процессорами.

16-кубитный квантовый процессор IBM модели 2017 года, заключенный в криогенную камеру.

16-кубитный квантовый процессор IBM модели 2017 года, заключенный в криогенную камеру.IBM Research

Если эта компания сделает то, что обещает, вы сможете интегрировать преимущества квантовых технологий в компьютеры практически любого размера, освободив эту мощную новую технологию от ограничений, связанных с размером суперкомпьютера и стоимостью. Квантовое программное обеспечение и расчеты не нужно будет выполнять через быстрое подключение к мэйнфрейму или облаку, это будет выполняться на месте, где это необходимо. Довольно разрушительный материал.

Компания Quantum Brilliance была основана в 2019 году на основе исследований, проведенных ее основателями в Австралийском национальном университете, где они разработали методы производства, масштабирования и контроля кубитов, встроенных в синтетический алмаз.

Это сложный бизнес, поэтому мы перейдем к техническому описанию Quantum Brilliance для технического описания: «Алмазные квантовые компьютеры комнатной температуры состоят из массива узлов процессора. Каждый узел процессора состоит из центра вакансий азота (NV). (дефект в решетке алмаза, состоящий из замещающего атома азота, смежного с вакансией) и кластера ядерных спинов: собственный ядерный спин азота и до ~ 4 близлежащих примесей ядерного спина 13C. Ядерные спины действуют как кубиты компьютер, в то время как NV-центры действуют как квантовые шины, которые обеспечивают инициализацию и считывание кубитов, а также операции с несколькими кубитами внутри и между узлами. Квантовые вычисления управляются с помощью радиочастотных, микроволновых, оптических и магнитных полей ».

Сама по себе эта область не нова - действительно, квантовые кубиты при комнатной температуре используются экспериментально уже более 20 лет. Вклад Quantum Brilliance в эту область заключается в разработке того, как точно и воспроизводимо производить эти крошечные вещи, а также в миниатюризации и интеграции управляющих структур, необходимых для получения информации в кубитах и ??из них - двух ключевых областей, которые удерживали их. устройств обратно от масштабирования за пределы нескольких кубитов на сегодняшний день.

Продукт Quantum Accelerator, запланированный на 2025 год, будет предлагать ~ 50 кубитов в блоке размером с видеокарту.

Продукт Quantum Accelerator, запланированный на 2025 год, будет предлагать ~ 50 кубитов в блоке размером с видеокарту.Квантовая яркость

«Поскольку алмаз - такой твердый материал, - говорит соучредитель QB и главный операционный директор Марк Луо во время разговора с Zoom, - он действительно способен удерживать многие из этих свойств на месте, которые позволяют этим квантовым явлениям быть более стабильными по сравнению с другими. системы. Учитывая эту жесткость, мы действительно можем использовать множество уже существующих классических систем управления ".

«Основное свойство, которое мы используем, - говорит новый сотрудник Марк Маттингли-Скотт, который будет контролировать операции компании в Германии, - это ядерное вращение, а не вращение электрона. Атому гораздо меньше важны тепловые колебания. , например, чем электрон, поэтому мы можем запустить их при комнатной температуре. В вакансии азота есть дыра, через которую мы можем взаимодействовать с кубитами. Существует несколько взаимодействий, поэтому мы фактически получаем потенциально несколько кубитов на вакансию ".

Компания уже построила ряд «комплектов для разработки Quantum» в стойках, каждый из которых содержит около 5 кубитов для работы, и уже размещает их у клиентов для сравнительного анализа, интеграции, возможностей совместного проектирования и предоставления компаниям возможности начать разработку. где они будут выгодны, как только выйдут на рынок в виде продукта «квантового ускорителя» на ~ 50 кубитов примерно к 2025 году. «Мы думаем, что через десять лет, - говорит Луо, - мы сможем даже создать квантовую систему на лету». -чип для мобильных устройств. Потому что это действительно технология материаловедения, которая может этого достичь ».

«Что касается коммерческого развертывания, - говорит Луо, - у нас есть суперкомпьютерный центр Pawsey, который в настоящее время является крупнейшим суперкомпьютерным центром в Южном полушарии, совладельцем которого является CSIRO и некоторые другие университеты. Мы создали, по сути, первый в Австралии центр суперкомпьютерных квантовых инноваций и мы создали программу Pawsey Pioneer, в рамках которой промышленность и исследовательские группы могут использовать нашу квантовую операционную систему. Мы развертываем первую в мире систему квантовых вычислений с алмазными кристаллами при комнатной температуре в Pawsey в первом квартале 2022 года - мы должны были установить ее в этом месяце, но должны были из-за задержек с COVID мы не можем пересечь границу с Западной Австралией! Мы планируем развернуть некоторые из них и в Германии, поэтому нам так повезло, что Марк возглавит наши операции в Европе и Германии. "

Насколько они работают по сравнению с традиционными сверхпроводящими квантовыми компьютерами? «Очень хорошо», - говорит Мэттингли-Скотт. «Есть показатель качества, который вы можете применить к способности отдельных кубитов быть полезными, и это время когерентности. Сверхпроводящие кубиты обычно сохраняют свою когерентность, может быть, 100-150 микросекунд. В алмазах при комнатной температуре мы говорим о миллисекундах. Например, в тысячу раз больше, а это означает, что вы можете сделать намного больше. Это часть уравнения; другая часть - это частота ошибок. Кубиты, по сути, имеют частоту ошибок, даже до того, как они потеряют связность и погрузятся в чистую случайность. Уровень ошибок, который мы получаем с кубитами с азотными вакансиями, очень и очень хорош ".

«Итак, - продолжает он, - основной ответ - да, это очень мощные кубиты, и то, что вы можете сделать с этими кубитами, будет более мощным, чем то, что вы можете сделать со сверхпроводящими кубитами, потому что вам придется дольше работать с ними. их, и они держат свое состояние ".

Так когда же одна из этих вещей достигнет легендарной вехи квантового превосходства, став более мощной, чем любой суперкомпьютер, в решении конкретных лабораторных тестов? В данном случае это не главное. «У нас есть четкий пятилетний план создания того, что мы называем квантовой полезностью», - говорит Луо. «Другие системы нельзя миниатюризировать, мы можем миниатюризировать. Так что для нас речь идет о создании квантового компьютера или квантового ускорителя, который превосходит классический компьютер того же размера, веса и мощности. Он превосходит по производительности компоненты суперкомпьютера, а не целые суперкомпьютеры. , чтобы обеспечить коммерческое использование ".

Алмазные квантовые ускорители, работающие при комнатной температуре, могут стать просто еще одним компонентом ПК, предлагая квантовые возможности, когда есть преимущество

Алмазные квантовые ускорители, работающие при комнатной температуре, могут стать просто еще одним компонентом ПК, предлагая квантовые возможности, когда есть преимуществоКвантовая яркость

Идея Quantum Brilliance состоит в том, чтобы сделать кубиты легко интегрируемой дополнительной струной на лук любого компьютера. Что-то вроде современных видеокарт высокого класса, выпускаемых в массовых количествах для работы в широком спектре систем с низкими затратами на единицу продукции. Затем разработчики программного обеспечения могут использовать традиционные вычисления там, где это выгодно, и только там, где они нужны.

Это может быть в задачах, включающих моделирование практически чего угодно с атомной структурой, которая демонстрирует квантово-механическое поведение; Мэттингли-Скотт перечисляет разработку фармакологических препаратов, разработку аккумуляторных электродов и выработку энергии как области, в которых такое оборудование может оказать немедленное влияние. Это может быть линейная алгебра и операции в матричном стиле, которые лежат в основе машинного обучения и искусственного интеллекта - стремительно растущая область сама по себе - и может быть очень полезна в задачах, связанных с оптимизацией, например, попыткой снизить потребление энергии во всем мире. вся глобальная бизнес-структура крупной логистической компании.

«Потенциальное влияние квантовых вычислений на бизнес, - говорит Мэттингли-Скотт, - состоит в том, что они кардинально изменят почти все, что мы делаем, и то, как мы это делаем. У меня была долгая 32-летняя карьера в IBM, а также В последних пяти из них я руководил программой IBM Ambassador Program, по сути, каналом предпродажных и технических продаж квантовых вычислений. И я внимательно следил за тем, что происходило с бриллиантами, потому что, если вы можете выполнить требование криогенного охлаждения своего компьютера, это полностью меняет ценностное предложение. Итак, Quantum Brilliance на моем радаре уже некоторое время, и ни одна другая компания не работает над таким ценностным предложением. И когда появилась возможность, я и присоединился к нам ».

«Итак, в нашем пятилетнем плане по созданию этого квантового ускорителя размером с видеокарту, - продолжает он, - есть много неопределенностей и неизвестных переменных. Но мы не ждем никаких новых волшебных технологий. Пробелов нет. Мы знаем, как добраться до этого устройства, нам просто нужно засучить рукава и сделать это. И индустриализировать вещи, и увеличить выходы, мощности и все такое. Но, по сути, это то, что полупроводниковая промышленность зарекомендовала себя очень хорошо. в, и мы будем использовать это. Так что я не могу назвать вам точные даты, но именно туда мы и направляемся, крупный бизнес промышленного типа ".


Источник: newatlas.com

Комментарии: