IBM paskelbė apie kvantinį proveržį: informaciją tarp dviejų procesorių perdavė 99 proc. tikslumu

Sekite TechNaujienos Google

Kvantinis kompiuteris, kuris nebetelpa į vieną lustą, turi įveikti sunkų inžinerinį iššūkį – kaip perduoti labai jautrią kvantinę informaciją tarp skirtingų procesorių jos nesugadinant. IBM mokslininkai paskelbė pasiekę 99 proc. vidutinį kvantinės būsenos perdavimo tikslumą, kai buvo sujungti du „Quantum Nighthawk“ procesoriai. Tai naujas žingsnis kuriant modulinius, iš kelių dalių sudarytus kvantinius kompiuterius.

Spalio 27 d. IBM tyrimų komanda paaiškino, kad procesoriai sujungti keturiomis vadinamosiomis „l-coupler“ jungtimis, kurių ilgis matuojamas metrais. Tokios jungtys skirtos kvantiniams signalams perduoti vienoje kriogeninėje aplinkoje. Svarbu ir tai, kad sprendimas projektuotas taip, jog galėtų būti naudojamas su jau vystomomis IBM procesorių architektūromis.

Įprastame kompiuteryje informaciją tarp procesorių perkelti palyginti paprasta – bitas turi nulinę arba vienetinę reikšmę, o signalą galima sustiprinti ar pakartoti. Kvantinėse sistemose informacija priklauso nuo itin jautrios fizikinės būsenos. Kiekvienas papildomas elementas, šiluma ar išorės trikdis gali sumažinti tikslumą. Todėl net ir palyginti trumpas atstumas tarp dviejų lustų iki šiol buvo rimta kliūtis.

IBM eksperimentas nereiškia, kad kompiuteris jau atlieka visus skaičiavimus 99 proc. tikslumu. Skelbiama metrika yra būtent perduodamos kvantinės būsenos atitikimas pageidaujamai būsenai. Tai atskiras, nors ir labai svarbus, rezultatas. Realus kvantinis algoritmas reikalauja daugybės vartų operacijų, klaidų taisymo ir patikimo visos sistemos valdymo, todėl vien tik perdavimo rodiklio neužtenka.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Lenkija už 84 mln. eurų perka radarus prieš mažus dronus – stiprins NATO rytinio flango apsaugą

4 min. skaitymo • prieš 2 val

„Saab“ pristatė naują apsaugą nuo grėsmių po vandeniu: svarbi žinia ir Baltijos jūrai

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Netikėtas atradimas: pelėms Parkinsono ligą primenantys simptomai išnyko be gydymo – kas nutiko smegenyse?

Visi naujausi straipsniai →

Tyrėjų motyvacija aiški: ilgainiui nebus praktiška amžinai didinti vieną lustą. Gali būti efektyviau jungti daugiau mažesnių kvantinių procesorių ir suteikti jiems bendrą skaičiavimo erdvę. Tokia architektūra primena klasikinių serverių moduliškumą, tačiau kvantinių būsenų atveju reikalauja gerokai jautresnių fizinių jungčių.

Kodėl 99 proc. yra svarbu, bet dar ne finišas?

Jei kiekviena sudėtingos sistemos jungtis įneša papildomą klaidos tikimybę, ilgų operacijų patikimumas krenta. Todėl IBM siekia ne tik vienos pavykusios transmisijos, bet ir galimybės vienu metu integruoti kelias tarpprocesorines jungtis. Bendrovė nurodo, kad ankstesnių demonstracijų architektūra dažnai nepritaikyta didesniems, keliomis jungtimis sujungtiems lustams. Keturi „l-coupler“ kanalai šią problemą sprendžia sistemiškiau.

Komanda sieja technologiją su būsima „Quantum Starling“ kryptimi ir gedimams atsparesniais kvantiniais skaičiavimais. Tačiau tai plėtros planas, ne komercinis produktas, kurį vartotojai galėtų šiandien įsigyti. Kol kas IBM atskleidė laboratorinio eksperimentinio ryšio rezultatą, o ne kvantinį kompiuterį, pranokstantį klasikinį visuose uždaviniuose.

Potenciali nauda galėtų atsirasti cheminių procesų modeliavime, sudėtingų medžiagų tyrimuose ar tam tikrose optimizavimo problemose. Tačiau tikslūs praktiniai pritaikymai priklausys nuo to, ar mokslininkams pavyks pasiekti pakankamą kubitų skaičių, klaidų taisymo lygį ir stabilų veikimą. Nėra pagrindo žadėti, kad šis vienas bandymas netrukus pagreitins telefonus ar namų kompiuterius.

Moduliniai procesoriai – didesnės sistemos pamatas

Kvantinių technologijų įmonės ir universitetai bando skirtingus kelius: didesnius lustus, kitokius kubitus, optines sąsajas bei modulinį sujungimą. IBM demonstruoja vieną jų – suprantamą inžinerinį principą, kad ateities skaičiavimo sistema galėtų būti sudėta iš kelių tarpusavyje susietų įrenginių. Labai svarbu, jog tokį principą pavyktų perkelti iš laboratorinio maketo į daugkartinę stabiliai valdomą infrastruktūrą.

Apie kitus neįprastus kvantinės kompiuterijos pasiekimus anksčiau rašėme straipsnyje apie naują materijos būseną kvantinėje sistemoje. Naujausias IBM darbas dar kartą primena, kad šiame sektoriuje pažangą dažnai lemia ne vien algoritmai, bet ir beveik nematomos fizinės jungtys, be kurių didesni kompiuteriai apskritai negalėtų veikti.

Dar viena kliūtis yra mastelis. Dviejų lustų perdavimo bandymas gali duoti puikų rezultatą, bet jungiant dešimtis ar šimtus modulių atsiranda daugiau skirtingų triukšmo šaltinių, kalibravimo reikalavimų ir galimų sąveikų. Todėl būsimi tyrimai turės ne tik išsaugoti vienos jungties kokybę, bet ir parodyti, kaip visa sistema veikia vienu metu atlikdama skaičiavimus. Tai techninė užduotis, kurios neįmanoma išspręsti vien padidinus atmintį ar įdėjus galingesnį aušintuvą.

IBM taip pat teks užtikrinti, kad kvantinių procesorių moduliai būtų pakankamai lengvai keičiami ir kontroliuojami. Klasikiniuose kompiuteriuose toks modularumas jau seniai leidžia plėsti duomenų centrus, tačiau kvantinėje įrangoje kiekviena jungtis veikia ypač žemoje temperatūroje ir turi išsaugoti subtilią fizikinę būseną. Būtent todėl 99 procentų rodiklis įdomus moksliniu požiūriu, nors paprastam vartotojui šiandien dar neįneša tiesioginio skirtumo.