Материалы по тегу: ionq

10.06.2019 [20:00], Сергей Тверье

IonQ бросает вызов Google, IBM и Rigetti в квантовых системах

До сих пор основную шумиху вокруг квантовых вычислений создавали уже состоявшиеся акулы компьютерного бизнеса: производители серверов и микросхем, крупные поставщики облачных услуг. Их усилия в основном были сосредоточены на полупроводниковых и сверхпроводящих технологиях. И вот появился IonQ — стартап, использующий ионные ловушки в квантовых вычислениях. IonQ заявляет, что при таком подходе практически нет необходимости в исправлении квантовых ошибок и что запутывание большого числа кубитов намного проще, чем у конкурентов, а базовая технология является достаточного тривиальной, недорогой и компактной в реализации. И действительно, большая часть квантовой системы IonQ основана на давно известных технологиях, применяемых, например, в атомных часах.

Квантовый чип от IonQ с наложенным изображением ионов

Квантовый чип от IonQ с наложенным изображением ионов

Ловушки для ионов — относительно новая технология в мире квантовых компьютеров, хотя теоретические исследования начались почти четверть века назад. Даже Национальный научный фонд США создал проект по изучению данной технологии всего год назад. Основатель компании является одним из пионеров в области технологий с ловушками для ионов и соавтором известной статьи (2016 год) о данной технологии. На текущий момент сотрудники IonQ используют три 11-кубитные системы. Все кубиты полностью связаны, что позволяет создавать двухкубитовые затворы на любой из пар в составе системы. Правда, сама компания в прошлом году предпочла заявить о мировом рекорде, поставленном на такой сборке, посчитав однокубитовые затворы (79). Доступ к трём этим машинам по-прежнему ограничен и находится в стадии бета-тестирования, но публичный доступ через Интернет, возможно, появится в конце этого года. Инвесторами компании выступают New Enterprise Associates, GV (ранее Google Ventures) и Amazon AWS. 

IonQ хочет как можно скорее добиться коммерческого успеха, которого в квантовых вычислениях до сих пор не достигла ни одна из компаний, поскольку необходимое оборудование и экосистема у всех находятся в основном на стадии разработки. На этой неделе компания рассказала порталу HPCwire о технологиях и планах по развитию IonQ. Интересно, что большая часть разговора была направлена на то, чтобы доказать, что технология ловушек для ионов значительно отличается от подхода IBM, Google и Rigetti Computing — полупроводники + сверхпроводимость — и даже превосходит их. 

В камере сверхвысокого вакуума мы динамически разворачиваем и улавливаем атомные кубиты на кремниевом чипе, используя электромагнитные поля. Это позволяет нашим квантовым ядрам настраивать свою конфигурацию в программном обеспечении и масштабировать для обработки потенциально сотен кубитов без нового оборудования.

IonQ используют вакуумные камеры, где они динамически разворачивают и фиксируют атомные кубиты на кремниевом чипе, используя электромагнитное поле (Изображение: ionq.co)

Сегодня самая большая проблема с квантовыми компьютерами состоит в том, что они «шумят». Кубиты являются крайне чувствительными и неустойчивыми объектами, которые «разваливаются», когда им мешает практически что угодно (тепло, вибрация, рассеянное электромагнитное воздействие и т.д.). Построение систем для устранения возможных помех является важной задачей для систем на основе полупроводниковых сверхпроводящих кубитов. Эти системы требуют сложных подходов для исправления квантовых ошибок и до сих пор в значительной степени остаются достаточно непрактичными. Другая не менее сложная проблема — придумать, как контролируемо запутать большое количество кубитов. Не забывайте, что именно запутанность даёт квантовым вычислениям реальную силу. IonQ утверждает, что технология ловушек для ионов значительно лучше справляется с этими проблемами, чем сверхпроводящие подходы на основе полупроводников. 

IonQ вычисляются с использованием множества идентичных атомов иттербия. Как и в атомных часах иттербия, изоляция отдельных атомов уменьшает ошибку и улучшает стабильность.

Квантовая система IonQ использует множество идентичных ионов иттербия. Как и в атомных часах с иттербием, технология изоляции отдельных ионов уменьшает количество ошибок и улучшает стабильность (Изображение: ionq.co)

В ионных ловушках используются ионизированные молекулы с соответствующей валентной структурой в качестве регистров кубита. IonQ использует ионы Yb+ (иттербия). Ионы — идентичные и предсказуемые в своём поведении — удобны в использовании. Внешние электроны могут быть легко «накачаны» до более высокого энергетического уровня и оставаться в этом состоянии достаточно долго по меркам квантового мира. В зависимости от своего состояния молекула представляет собой ноль, единицу или нечто среднее. Подобные ионы легко генерировать, вставлять в ионную ловушку и удерживать их там в устойчивом состоянии. Взаимодействие с ними осуществляется с помощью внешних лазеров, которые переводят атомы в заданное состояние. В отличие от сверхпроводящих квантовых компьютеров на основе полупроводников, которые, помимо всего прочего, нуждаются к специальных системах охлаждения, системы с ионными ловушками дешевле, их легче создавать и эксплуатировать.

Точные лазеры хранят информацию о наших атомных кубитах, выполняют логические операции и соединяют их вместе в квантовом процессе, называемом запутанностью. Система IonQ без фиксированных проводов может соединять любые два кубита с помощью одной лазерной операции, что повышает точность.

Для считывания состояния кубитов используются точные лазеры, они также выполняют логические операции и соединяют ионы вместе в квантовом процессе, называемом запутанностью (Изображение: ionq.co)

Как утверждают в IonQ: «За цену одной только холодильной установки, даже если не учитывать детали, компоненты и всё остальное (что требуется для сверхпроводящего квантового компьютера), вы можете построить целую систему на основе ионных ловушек, обладающую гораздо большей мощностью и возможностями, при этом она также будет меньше по размеру, и вы сможете увеличивать количество кубитов, не меняя кардинально оборудование». С другой стороны, эксперты отмечают, что ионные ловушки необходимо контролировать с помощью сложной комбинации микроволновых и оптических устройств, что может быть проблематично, когда речь идет о серьёзном масштабировании квантовых компьютеров, использующих данную технологию. 

IonQ планирует удваивать количество своих кубитов примерно каждый год. Текущая архитектура поддерживает простое масштабирование до 32 кубитов, но в теории ёмкость одного модуля можно довести до 100-200 кубитов, а модули объединить оптическими трансиверами. Кроме того, компания активно занята созданием компилятора и оптимизатора для создания квантовых программ. Компания хочет в конечном итоге создать облачный сервис, где на повременной основе будет предоставляться доступ к их квантовым компьютерам. Также IonQ отмечает, что на текущий момент одной из важнейших проблем является отсутствие большого числа специалистов, способных создавать (или хотя бы портировать) программы, оптимизированные для работы на квантовых машинах. Для решения данной проблемы компания планирует предоставлять помощь своим клиентам в виде специализированной технической поддержки, которую назвали Q-tips.

View this post on Instagram

Экспериментальные квантовые чипы #Intel #tanglelake #quantumcomputing #SC18 #3dnewsru #3dnews

A post shared by 3DNews (@3dnews_live) on

Постоянный URL: http://servernews.ru/988832
Система Orphus