Przedstawiono „najpotężniejszy komputer kwantowy na planecie”: Helios w 4 pytaniach

Quantinuum, amerykańska i brytyjska firma zajmująca się komputerami kwantowymi, 5 listopada przeprowadziła komercyjny start „najpotężniejszego na świecie” komputera kwantowego – Helios.

Firma opisuje Heliosa jako „cud technologii, który na nowo definiuje to, co jest możliwe”.

Helios jest napędzany nową jednostką przetwarzania kwantowego (QPU) zawierającą 98 fizycznych kubitów.

Kubity te, zbudowane z jonów baru, są umieszczone w specjalnej strukturze zwanej pułapką jonową złączową. Taka struktura znacznie zwiększa możliwości wykrywania i korekcji błędów, umożliwiając im działanie z dużo większą dokładnością niż w przypadku istniejących systemów.

Oto, co wiadomo o spółce Helios:

CZYM JEST KOMPUTEROWANIE KWANTOWE?

Dzisiejsze komputery działają w oparciu o „bity”, najmniejszą jednostkę reprezentującą informacje cyfrowe. Bit może mieć tylko jedną z dwóch wartości: 0 lub 1. Wszystkie dane są reprezentowane przez kombinacje tych zer i jedynek. Na przykład informacje w plikach, takich jak tekst, obrazy i dźwięk, są przechowywane i przetwarzane poprzez ułożenie bitów w określony sposób.

Można również traktować te bity jako przełączniki, które włączają i wyłączają prąd w codziennych potrzebach. Załóżmy, że „0” wyłącza go, a „1” włącza. Wszystkie dane w komputerach działają poprzez włączanie i wyłączanie ich według określonych wzorców.

Komputery kwantowe z kolei wykorzystują „bity kwantowe”, znane również jako „kubity”. Dzięki właściwości superpozycji mechaniki kwantowej, kubity mogą jednocześnie przechowywać wartości 0 i 1. Innymi słowy, kubity są jak prąd elektryczny, który jest jednocześnie włączony i wyłączony. Zasada superpozycji pozwala kubitom wykonywać wiele obliczeń jednocześnie.

Co więcej, gdy kubity te ulegają splątaniu, stan jednego z nich natychmiast wpływa na stan drugiego. Oznacza to, że komputery kwantowe mogą przetwarzać złożone informacje z niewiarygodną szybkością, w przeciwieństwie do obliczeń klasycznych.

Połączenie tych dwóch cech daje komputerom kwantowym potencjał do osiągania rzeczy niemożliwych dla dzisiejszych urządzeń. Podczas gdy komputery klasyczne wykonują zadania krok po kroku i podchodzą do problemów liniowo, komputery kwantowe oceniają wiele rozwiązań jednocześnie. Proces ten często porównuje się do jednoczesnego czytania wszystkich książek w bibliotece.

JAK MOŻLIWY JEST HELIOS?

Zbudowanie i utrzymanie komputera kwantowego jest niezwykle trudne, ponieważ kubity są niezwykle wrażliwe na otoczenie. Nawet niewielka zmiana temperatury lub wibracji może spowodować utratę ich stanu kwantowego.

Szum kwantowy to niepożądana fluktuacja w układach kwantowych spowodowana niepewnością i losowością. Zakłócenia te mogą wpływać na precyzję pomiarów i zwiększać liczbę błędów w komputerach kwantowych, ograniczając dokładność obliczeń.

Według Quantinuum, Helios osiągnął dokładność 99,921% dla operacji dwukubitowych i 99,9975% dla operacji jednokubitowych. Jest to najwyższy poziom dokładności ujawniony do tej pory.

Stwierdzono, że klasyczny superkomputer mógłby wykonać obliczenia wykonane przez Heliosa w ciągu około 10 septylionów lat.

„Aby wykonać te same obliczenia metodą klasyczną, musielibyśmy wykorzystać jako źródła energii wszystkie gwiazdy we wszechświecie” – powiedział Anthony Ransford, główny architekt Helios.

„W tej chwili jest to najpotężniejszy komputer kwantowy na świecie” – powiedział David Hayes, dyrektor ds. projektowania obliczeniowego i teorii w firmie Quntinuum, w wywiadzie dla Live Science .

„W tej kwestii wcale nie zamierzam być skromny”.

JAK WYKORZYSTANO CHIPY NVIDIA?

Infrastruktura sterowania Helios została zbudowana całkowicie od podstaw. System wyposażony jest w silnik sterujący, który działa jak „mózg” klasycznego komputera. Silnik ten, oparty na układach GPU Nvidia, wykrywa błędy w czasie rzeczywistym i przekazuje poprawki do procesora kwantowego.

„Teraz system myśli na tyle szybko, że może przeplanować i rozwiązać problem bez ryzyka awarii kubitów” – mówi Hayes.

Oprócz Helios, inżynierowie Quntinuum opracowali również nowy język programowania oparty na Pythonie, zwany „Guppy”, który ma być w pełni kompatybilny z przyszłymi „odpornymi na błędy” systemami kwantowymi.

CO DALEJ?

Quntinuum twierdzi, że Helios to dopiero początek. Firma planuje budowę drugiego systemu Helios w swoim zakładzie w Minnesocie.

Planowane jest również uruchomienie komputera czwartej generacji o nazwie „Sol” ze 192 kubitami w 2027 r. oraz systemu „Apollo” z tysiącami kubitów w 2029 r. Apollo ma być pierwszym w pełni odpornym na błędy komputerem kwantowym.

„Helios jest jednym z najważniejszych kamieni milowych na naszej drodze do stworzenia większych systemów fizycznych” – powiedziała Jennifer Strabley, wiceprezes Quntinuum.

Nowy komputer kwantowy firmy Quantimuum zyskał w środowisku naukowym tytuł „najpotężniejszego komputera kwantowego na świecie”, a jednocześnie wzmocnił nadzieje na wspólną przyszłość komputerów klasycznych i systemów kwantowych.