Oamenii de știință au dezvoltat un computer cuantic care utilizează lumina pentru a procesa datele, deschizând calea calculatoarelor cuantice care pot funcționa într-un mediu în rețea la temperatura camerei, potrivit Live Science.
Noul sistem, denumit Aurora, este primul computer cuantic fotonic din lume care poate funcționa la scară largă folosind mai multe module interconectate prin cabluri de fibră optică. Sistemul prezintă o soluție la unele dintre cele mai mari probleme ale calculului cuantic - și anume funcționarea la scară largă, toleranța la defecte și corectarea erorilor, spun reprezentanții Xanadu.
Această descoperire ar putea duce la crearea unor centre de date cuantice viabile, cu o toleranță la erori mai mare și rate de eroare mai mici decât cele pe care le putem obține în prezent, au afirmat cercetătorii într-un studiu publicat la 22 ianuarie în revista Nature.
Ce sunt qubiții
„Cele două mari provocări rămase pentru industrie sunt îmbunătățirea performanței calculatorului cuantic (corectarea erorilor și toleranța la erori) și scalabilitatea (crearea de rețele)”, a declarat Christian Weedbrook, fondatorul și directorul general al Xanadu, compania din spatele noului sistem.
Qubiții tradiționali, sau qubiții supraconductori, sunt elementele de bază ale calculului cuantic și dețin cheia procesării rapide a unor cantități masive de date.
Dar acești qubiți utilizează semnale de microunde pentru a ajuta la procesarea datelor, ceea ce generează căldură care poate deteriora hardware-ul. În plus, metodele actuale de răcire, care sunt utilizate pentru a crea un mediu de calcul apropiat de zero absolut, deteriorează, de asemenea, hardware-ul și fac dificilă accesarea mașinilor.
Cum funcționează Aurora
Prin utilizarea qubiturilor bazate pe lumină sau fotonice, în loc de qubituri cu microunde sau supraconductoare, Weedbrook și echipa sa au creat un sistem bazat pe lumină care utilizează cipuri fotonice conectate în rețea. Acest lucru face ca Aurora să poată fi conectată în mod inerent, deoarece fibrele optice constituie baza sistemului global de rețele.
Rețele de calcul cuantic alimentate cu lumină
Dezvoltatorii Aurora susțin că, prin divizarea computerelor cuantice în componente mai mici, mai puțin predispuse la erori, pot consolida corecția cuantică a erorilor prin interconectarea unităților.
„Problema fundamentală a toleranței la erori și a găsirii unor modalități de a corecta stările cuantice mai rapid decât apar erorile rămâne o mare provocare pentru efectuarea oricăror calcule utile”, a declarat Darran Milne, doctor în teoria informației cuantice și CEO al companiei de tehnologie VividQ, care nu a fost implicat în proiect.
„În loc să încerce să calculeze cu un singur computer cuantic mare, se pare că ei [Xanadu] încearcă să îl împartă în sisteme mai mici și mai simple, care ar putea fi mai ușor de corectat erorile individual”, a declarat Milne pentru Live Science. „Rămâne de văzut dacă acest lucru îmbunătățește de fapt problema sau doar multiplică erorile”.
Cadrul se bazează pe tehnologia utilizată în X8 (hardware de calcul cuantic) și Borealis (computer cuantic monosistem) ale companiei. Sistemul utilizează 35 de cipuri fotonice conectate prin 13 kilometri de cabluri de fibră optică.
„Cel mai bun și cel mai natural mod de a calcula și de a lucra în rețea”
„Fotonica este într-adevăr cel mai bun și cel mai natural mod de a calcula și de a lucra în rețea”, au afirmat cercetătorii în declarație. „Acum am putea, în principiu, să ajungem la mii de rafturi de servere și milioane de qubits”.
Aplicațiile potențiale ale calculatorului cuantic fotonic Aurora includ simularea moleculelor și calcularea rezultatelor potențiale ale studiilor farmaceutice, eliminând astfel necesitatea unor studii îndelungate ale medicamentelor. Calculatoarele cuantice fotonice ar putea, de asemenea, să deschidă era comunicațiilor criptate și extrem de sigure, cunoscute sub denumirea de criptografie cuantică.
Echipa de la Xanadu intenționează în continuare să se concentreze asupra eliminării semnalelor de fibră optică slăbite din cauza pierderilor optice
