Ο πρόεδρος και COO της Quantinuum Tony Uttley ανακοίνωσε πρόσφατα τρία σημαντικά επιτεύγματα. Το Quantum News Briefs συνοψίζει το δελτίο ειδήσεων της 27ης Σεπτεμβρίου που περιγράφει αυτά τα επιτεύγματα. Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε ολόκληρη την πλούσια σε πληροφορίες ανακοίνωση με εικονογραφήσεις στον ιστότοπο Quantinuum.
Τα τρία ορόσημα, που αντιπροσωπεύουν ενεργή επιτάχυνση για το οικοσύστημα κβαντικής υπολογιστικής, είναι: (i) νέες δυνατότητες αυθαίρετης πύλης γωνίας στο υλικό της σειράς H, (ii) άλλη μια εγγραφή QV για το υλικό του μοντέλου συστήματος H1 και (iii) πάνω από 500,000 λήψεις του ανοιχτού κώδικα TKET της Quantinuum, ενός παγκόσμιου κορυφαίου κιτ ανάπτυξης κβαντικού λογισμικού (SDK)
«Το Quantinuum επιταχύνει τον αντίκτυπο της κβαντικής υπολογιστικής στον κόσμο», είπε ο Uttley. «Πραγματοποιούμε σημαντική πρόοδο τόσο με το υλικό όσο και με το λογισμικό μας, εκτός από τη δημιουργία μιας κοινότητας προγραμματιστών που χρησιμοποιούν το TKET SDK μας», εξηγεί ο Uttley.
Αυτή η τελευταία μέτρηση κβαντικού όγκου 8192 είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη και είναι η δεύτερη φορά φέτος που η Quantinuum δημοσίευσε ένα νέο ρεκόρ QV στην πλατφόρμα κβαντικών υπολογιστών παγιδευμένων ιόντων, το System Model H1, Powered by Honeywell.
Ένα κλειδί για την επίτευξη αυτού του τελευταίου ρεκόρ είναι η νέα δυνατότητα άμεσης υλοποίησης πυλών δύο qubit αυθαίρετης γωνίας. Για πολλά κβαντικά κυκλώματα, αυτός ο νέος τρόπος δημιουργίας μιας πύλης δύο qubit επιτρέπει την πιο αποτελεσματική κατασκευή κυκλώματος και οδηγεί σε αποτελέσματα υψηλότερης πιστότητας. Αυτός ο νέος σχεδιασμός πύλης αντιπροσωπεύει μια τρίτη μέθοδο για το Quantinuum για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της γενιάς H1, δήλωσε η Δρ. Jenni Strabley, Ανώτερη Διευθύντρια Προσφορών Διαχείρισης στην Quantinuum.
Μια ισχυρή νέα ικανότητα: Περισσότερες πληροφορίες για αυθαίρετες γωνιακές πύλες
Επί του παρόντος, οι ερευνητές μπορούν να κάνουν μονές πύλες qubit - περιστροφές σε ένα μόνο qubit - ή μια πλήρως εμπλεκόμενη πύλη δύο qubit. Είναι δυνατό να κατασκευαστεί οποιαδήποτε κβαντική λειτουργία μόνο από αυτά τα δομικά στοιχεία. Με αυθαίρετες γωνιακές πύλες, αντί να έχουν απλώς μια πύλη δύο qubit που μπλέκει πλήρως, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια πύλη δύο qubit που εμπλέκεται μερικώς.
Αυτή είναι μια ισχυρή νέα ικανότητα, ιδιαίτερα για θορυβώδεις κβαντικούς αλγόριθμους μέσης κλίμακας. Μια άλλη επίδειξη από την ομάδα Quantinuum ήταν η χρήση αυθαίρετων γωνιακών πυλών δύο qubit για τη μελέτη μεταβάσεων φάσης μη ισορροπίας, οι τεχνικές λεπτομέρειες των οποίων είναι διαθέσιμες στο arXiv εδώ.
Ένα νέο ορόσημο στον κβαντικό όγκο
Αυτό αντιπροσωπεύει ένα νέο ορόσημο στον κβαντικό όγκο που απαιτεί τη λειτουργία αυθαίρετων κυκλωμάτων. Σε κάθε κομμάτι του κυκλώματος κβαντικού όγκου, τα qubits ζευγαρώνονται τυχαία και εκτελείται μια σύνθετη λειτουργία δύο qubit. Αυτή η πύλη SU(4) μπορεί να κατασκευαστεί πιο αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας την πύλη αυθαίρετης γωνίας δύο qubit, μειώνοντας το σφάλμα σε κάθε βήμα του αλγορίθμου.
Δημιουργία ενός κβαντικού οικοσυστήματος μεταξύ των προγραμματιστών
Η Quantinuum πέτυχε επίσης ένα άλλο ορόσημο: πάνω από 500,000 λήψεις του TKET.
Το TKET είναι ένα προηγμένο κιτ ανάπτυξης λογισμικού για τη σύνταξη και εκτέλεση προγραμμάτων σε κβαντικούς υπολογιστές που βασίζονται σε πύλη. Το TKET δίνει τη δυνατότητα στους προγραμματιστές να βελτιστοποιήσουν τους κβαντικούς αλγόριθμους τους, μειώνοντας τους υπολογιστικούς πόρους που απαιτούνται, κάτι που είναι σημαντικό στην εποχή NISQ. Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Quantinuum, Ilyas Khan, δήλωσε: «Αν και δεν έχουμε τον ακριβή αριθμό των χρηστών του TKET, είναι σαφές ότι αυξάνουμε προς ένα εκατομμύριο ανθρώπους σε όλο τον κόσμο που έχουν εκμεταλλευτεί ένα κρίσιμο εργαλείο που ενσωματώνεται σε πολλές πλατφόρμες και τα κάνει οι πλατφόρμες αποδίδουν καλύτερα. Συνεχίζουμε να είμαστε ενθουσιασμένοι με τον τρόπο που το TKET βοηθά στον εκδημοκρατισμό καθώς και στην επιτάχυνση της καινοτομίας στον κβαντικό υπολογισμό».
Πρόσθετα δεδομένα για τον Quantum Volume 8192
Το System Model H1-1 πέρασε επιτυχώς το σημείο αναφοράς κβαντικού όγκου 8192, βγάζοντας βαριά αποτελέσματα το 69.33% των περιπτώσεων, με 95% χαμηλότερο όριο διαστήματος εμπιστοσύνης 68.38% που είναι πάνω από το όριο των 2/3.
*****
Στόχος του PsiQuantum να ξεπεράσει κάθε υπερυπολογιστή με τον φωτονικό κβαντικό υπολογιστή του εκατομμυρίου qubit
Στην αρχή της εταιρείας, η ομάδα PsiQuantum καθιέρωσε τον στόχο της να κατασκευάσει ένα εκατομμύριο qubit, φωτονικό κβαντικό υπολογιστή με ανοχή σε σφάλματα. Πίστευαν επίσης ότι ο μόνος τρόπος για να δημιουργήσουν μια τέτοια μηχανή ήταν να την κατασκευάσουν σε ένα χυτήριο ημιαγωγών. Ο Paul Smith-Goodson συζητά πρόσφατα για την τεχνολογία και τα μακροπρόθεσμα σχέδια της εταιρείας Άρθρο του Forbes συνοψίζονται παρακάτω:
Το φως χρησιμοποιείται για διάφορες λειτουργίες σε υπεραγωγούς και ατομικούς κβαντικούς υπολογιστές. Το PsiQuantum χρησιμοποιεί επίσης φως και μετατρέπει απειροελάχιστα μικρά φωτόνια φωτός σε qubits. Από τους δύο τύπους φωτονικών qubit - συμπιεσμένου φωτός και μεμονωμένα φωτόνια - η τεχνολογία επιλογής του PsiQuantum είναι τα qubit ενός φωτονίου.
Ο Δρ Shadbolt εξήγησε ότι η ανίχνευση ενός μόνο φωτονίου από μια δέσμη φωτός είναι ανάλογη με τη συλλογή μιας συγκεκριμένης σταγόνας νερού από τον όγκο του ποταμού Αμαζονίου στο ευρύτερο σημείο του. «Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε ένα τσιπ μεγέθους ενός τετάρτου», είπε ο Δρ Shadbolt. «Εξαιρετική μηχανική και φυσική συμβαίνουν μέσα στα τσιπ PsiQuantum. Βελτιώνουμε συνεχώς την πιστότητα του τσιπ και την απόδοση της πηγής ενός φωτονίου.»
Όταν η PsiQuantum ανακοίνωσε τη χρηματοδότησή της για τη Series D πριν από ένα χρόνο, η εταιρεία αποκάλυψε ότι είχε δημιουργήσει μια άγνωστη μέχρι τώρα συνεργασία με την GlobalFoundries. Εκτός κοινής προβολής, η συνεργασία ήταν σε θέση να δημιουργήσει μια πρώτη στο είδος της διαδικασία κατασκευής για φωτονικά κβαντικά τσιπ. Αυτή η διαδικασία κατασκευής παράγει γκοφρέτες 300 χιλιοστών που περιέχουν χιλιάδες πηγές μεμονωμένων φωτονίων και αντίστοιχο αριθμό ανιχνευτών μεμονωμένων φωτονίων.
Το PsiQuantum επέλεξε να χρησιμοποιήσει φωτόνια για την κατασκευή του κβαντικού υπολογιστή του για διάφορους λόγους:
**Τα φωτόνια δεν αισθάνονται θερμότητα και τα περισσότερα φωτονικά συστατικά λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου.
**Οι υπεραγώγιμοι ανιχνευτές κβαντικών φωτονίων του PsiQuantum απαιτούν ψύξη, αλλά λειτουργούν σε θερμοκρασία περίπου 100 φορές υψηλότερη από τα υπεραγώγιμα qubits
**Τα φωτόνια δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές
*****
Ερευνητές στην κβαντική τεχνολογία στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers κατάφεραν να αναπτύξουν μια τεχνική για τον έλεγχο των κβαντικών καταστάσεων του φωτός σε μια τρισδιάστατη κοιλότητα. Εκτός από τη δημιουργία προηγουμένως γνωστών καταστάσεων, οι ερευνητές είναι οι πρώτοι που ανέδειξαν την πολυπόθητη κατάσταση κυβικής φάσης. Η σημαντική ανακάλυψη είναι ένα σημαντικό βήμα προς την αποτελεσματική διόρθωση σφαλμάτων στους κβαντικούς υπολογιστές.
Ένα σημαντικό εμπόδιο για την υλοποίηση ενός πρακτικά χρήσιμου κβαντικού υπολογιστή είναι ότι τα κβαντικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση των πληροφοριών είναι επιρρεπή σε θόρυβο και παρεμβολές, που προκαλούν σφάλματα. Η διόρθωση αυτών των σφαλμάτων είναι μια βασική πρόκληση στην ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών. Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση είναι η αντικατάσταση των qubits με συντονιστές.
Ωστόσο, ο έλεγχος των καταστάσεων ενός συντονιστή είναι μια πρόκληση με την οποία παλεύουν οι κβαντικοί ερευνητές σε όλο τον κόσμο. Και τα αποτελέσματα από τον Chalmers παρέχουν έναν τρόπο για να γίνει αυτό. Η τεχνική που αναπτύχθηκε στο Chalmers επιτρέπει στους ερευνητές να δημιουργήσουν σχεδόν όλες τις προηγουμένως αποδεδειγμένες κβαντικές καταστάσεις φωτός, όπως για παράδειγμα τις καταστάσεις της γάτας του Schrödinger ή του Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) και την κατάσταση κυβικής φάσης, μια κατάσταση που περιγράφηκε προηγουμένως μόνο στη θεωρία.
«Η κατάσταση της κυβικής φάσης είναι κάτι που πολλοί κβαντικοί ερευνητές προσπαθούν να δημιουργήσουν στην πράξη εδώ και είκοσι χρόνια. Το γεγονός ότι καταφέραμε τώρα να το κάνουμε αυτό για πρώτη φορά είναι μια απόδειξη του πόσο καλά λειτουργεί η τεχνική μας, αλλά η πιο σημαντική πρόοδος είναι ότι υπάρχουν τόσες πολλές καταστάσεις ποικίλης πολυπλοκότητας και βρήκαμε μια τεχνική που μπορεί να δημιουργήσει οποιαδήποτε από τους», λέει η Marina Kudra, διδακτορική φοιτήτρια στο Τμήμα Μικροτεχνολογίας και Νανοεπιστήμης και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
*****
Το DOE χορηγεί 400,000 δολάρια στην έρευνα κβαντικών υπολογιστών του καθηγητή του Πανεπιστημίου Stony Brook
Μια νέα διετής συνεργασία μεταξύ του Τμήματος Ενέργειας και του Πανεπιστημίου Stony Brook ανακοίνωσε το Πανεπιστήμιο Stony Brook στη Νέα Υόρκη. NextGov's Αλεξάνδρα Κέλλυ του NextGov συζήτησε την πολιτική που οδηγεί αυτό το βραβείο. Το Quantum News Briefs συνοψίζει παρακάτω. βραβείο και το άρθρο της i
Η διετούς επιχορήγηση DOE των 400,000 δολαρίων απονεμήθηκε στον βοηθό καθηγητή επιστήμης υπολογιστών του σχολείου Supartha Podder από την 1η Σεπτεμβρίου. Η έρευνα του Podder θα επικεντρωθεί συγκεκριμένα σε κβαντικούς μάρτυρες ή κομμάτια δεδομένων που λειτουργούν για να παρέχουν βοήθεια και να πιστοποιούν μια απάντηση σε έναν δεδομένο υπολογισμό.
«Η δουλειά μου ψάχνει να δω αν ο κβαντικός υπολογισμός είναι καλύτερος από τους παραδοσιακούς τύπους υπολογιστών», εξήγησε ο Podder σε ένα δελτίο τύπου. «Θα το κάνουμε αυτό όχι μόνο συγκρίνοντας το κβαντικό με το κλασικό όσον αφορά τους τυπικούς πόρους, όπως ο χρόνος και ο χώρος που απαιτούνται για τον υπολογισμό, αλλά και από την άποψη ευρύτερων και πιο αφηρημένων πόρων, όπως υπολογιστικές συμβουλές και μάρτυρες».
Προκειμένου να παρατηρήσει και να κατανοήσει καλύτερα τους κβαντικούς μάρτυρες, ο Podder θα εργαστεί στο σχεδιασμό νέων κβαντικών αλγορίθμων και θα συνεχίσει να διερευνά τις μηχανικές ιδιότητες των μαρτύρων.
Αυτή η επιχορήγηση υποστηρίζει το μεγαλύτερο σχέδιο της κυβέρνησης Μπάιντεν για την προώθηση της έρευνας κβαντικών υπολογιστών στις Η.Π.Α. Και επειδή και άλλες χώρες έχουν επενδύσει στην κβαντική έρευνα, οι ομοσπονδιακές υπηρεσίες επικεντρώθηκαν πρόσφατα στην ανάπτυξη ισχυρής μετακβαντικής κρυπτογραφίας και συναφών προτύπων για δημόσια και ιδιωτικά δίκτυα για την προστασία ευαίσθητων δεδομένα από την πιθανή ισχύ κρυπτογράφησης-σπάσιμο των κβαντικών υπολογιστών
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. ασχολείται με την έρευνα και την αναφορά σε τεχνολογίες αιχμής από το 1990. Έχει το διδακτορικό της. από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
