Jak się uprzesz, upchasz go do szafy.

Miniaturyzacja postępuje

Komputery kwantowe nadal wymagają dużych, dedykowanych pomieszczeń i skomplikowanych instalacji, ale powoli zdaje się to zmieniać. Technologia zaczyna uciekać z laboratorium - naukowcy zaprojektowali właśnie prototyp komputera kwantowego, który jest wystarczająco kompaktowy, aby zmieścić się w zwykłych szafach centrum danych (szafach rackowych).

W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu AQTION grupa naukowców z Uniwersytetu w Innsbrucku z powodzeniem umieściła w pełni funkcjonalny komputer kwantowy z pułapką jonową w dwóch 19-calowych szafach serwerowych. Urządzenie wymaga tylko jednego, zwykłego gniazdka i poza tym niczego więcej.

AQTION

Opracowany prototyp jest bardzo dobrze rokującym osiągnięciem w branży, w której standardem są póki co wdrożenia stricte laboratoryjne - komputery kwantowe można tam kontrolować tylko dzięki specjalnie skonstruowanej infrastrukturze. Stworzenie bardziej dostępnej konfiguracji jest zatem kluczem do poszerzenia zakresu stosowania tej technologii.

Dlatego właśnie uruchomiono AQTION. Jest to projekt o wartości 10 milionów euro, którego celem jest stworzenie kompaktowego komputera kwantowego z pułapką jonową, spełniającego standardy branżowe, bez konieczności pracy w ultrastabilnym środowisku laboratoryjnym. Thomas Monz, koordynator projektu AQTION, mówi:

Nasze eksperymenty z obliczeniami kwantowymi oznaczają zazwyczaj laboratoria o powierzchni od 30 do 50 metrów kwadratowych. Pragnęliśmy dopasować technologie opracowane tutaj, w Innsbrucku, do jak najmniejszej przestrzeni, przy jednoczesnym spełnieniu standardów powszechnie stosowanych w przemyśle.

Według zespołu badawczego pokazuje to, że komputery kwantowe będą wkrótce gotowe do użytku w „regularnej” pracy, na przykład centrach danych.

Kubity ale inne

Naukowcy wykorzystali jony, które są atomami o pojedynczym ładunku, jako kubity. Informacja kwantowa jest zakodowana w elektronicznym stanie jonów, a operacje wykonywane są za pomocą impulsów laserowych, które modyfikują i kontrolują stan cząstek.

Chociaż podejście to różni się od dobrze znanych kubitów nadprzewodzących wykorzystywanych przez IBM i Google w swoich komputerach kwantowych, pułapki jonowe zyskują na popularności w branży. Na przykład firma Honeywell zadebiutowała w zeszłym roku, wykorzystując technologię uwięzionych jonów.

Aby zmieścić się w kilku 19-calowych stojakach, każdy pojedynczy blok konstrukcyjny komputera kwantowego AQTION musiał zostać zmniejszony, od procesora pułapki jonowej po komorę próżniową. Największym wyzwaniem było zatem zapewnienie, że urządzenie ma dalej taką samą wydajność.

Stabilny komputer kwantowy w chmurze

Nawet poza kontrolowanym środowiskiem, które można osiągnąć w laboratorium, urządzenie było wystarczająco stabilne, aby działać bez przerw spowodowanych zakłóceniami zewnętrznymi, a fizycy byli w stanie indywidualnie kontrolować i splątać do 24 jonów. Pomiary wykazały, że wydajność i wskaźnik błędów systemu były porównywalne z wdrożeniami laboratoryjnymi.

Christian Marciniak, naukowiec z Uniwersytetu w Innsbrucku, powiedział:

Udało nam się pokazać, że kompaktowość nie musi odbywać się kosztem funkcjonalności.

Możliwości sprzętowe i programowe prototypu będą dalej ulepszane, zanim zostaną udostępnione online. Docelowo naukowcy mają bowiem uzyskać dostęp do urządzenia przez chmurę, aby przetestować algorytmy kwantowe w niezależnym od sprzętu języku obliczeń kwantowych.