В течение 2025 года компании Atom Computing и Microsoft планируют поставить своим клиентам первые квантовые компьютеры с 1000 кубитов. Они представляют собой локальные системы на основе холодных нейтральных атомов, для которых Microsoft разработала программную платформу для гибридных квантово-классических вычислений и базовые алгоритмы исправления ошибок. Благодаря этим разработкам на компьютерах можно будет создавать массивы из 50 логических кубитов для произвольных вычислений.
В Atom Computing отмечают, что ими была создана локальная вычислительная система, доступная для прямого использования клиентами. Квантовые биты создаются на основе охлаждённых атомов иттербия. Атомы доводятся в одной вакуумной камере до температуры, близкой к абсолютному нулю, после чего с использованием оптических пинцетов перемещаются во вторую вакуумную камеру, где удерживаются в ловушках в конфигурациях, созданных согласно заданному алгоритму.
Атомные конфигурации представляют собой сеть связанных гейтов — логических структур, предназначенных для обработки состояний входных кубитов. В системе с 1000 кубитами (точнее, 1200) для создания схемы выполнения квантового алгоритма разработчики предлагают использовать около 50 логических кубитов. Следует отметить, что некоторые конкурирующие компании применяют холодные нейтральные атомы для моделирования квантовых процессов. Это тоже своего рода вычисления, но такие платформы нельзя назвать универсальными. Компания Atom Computing изначально считала такой подход неприемлемым и организует свои нейтральные холодные атомы в гейты.
«Atom Computing вообще никогда не интересовалась аналоговыми вычислениями [симуляциями], — говорит Реми Нотерманс (Remy Notermans), директор по стратегическому планированию компании. — Причина в том, что, когда мы говорим о долгосрочных отказоустойчивых квантовых вычислениях, на самом деле нужны компьютеры на базе гейтов. Очевидно, что я не могу читать мысли наших конкурентов, но мы увидели окно возможностей, где аналоговые вычисления с нейтральными атомами очень интересны. Однако для достижения долгосрочной цели создания отказоустойчивого квантового компьютера аналоговые вычисления не подходят».
Холодные нейтральные атомы, используемые в качестве кубитов, имеют свои преимущества и недостатки. Основной недостаток заключается в том, что операции с ними происходят медленнее. Однако это компенсируется одним из самых продолжительных периодов когерентности в отрасли, в течение которого можно выполнять вычислительные алгоритмы и исправлять ошибки. Более того, акцент компании на атомных спинах, а не на электронных, максимально увеличивает время когерентности. На сегодняшний день оно самое продолжительное в отрасли, а точность вычислений на уровне 99,6% для двухкубитных гейтов является самой высокой в индустрии.
Полагают, что квантовые вычисления достигнут абсолютной точности после создания компьютера с 1000 логических кубитов на основе миллиона физических. Однако на практике ситуация может быть иной, и главная задача — стремиться к созданию систем с максимальным количеством логических кубитов благодаря избыточности физических. В этом году Atom Computing и Microsoft предложат клиентам более 50 логических кубитов на основе свыше 1000 физических. На следующем этапе компании планируют начать поставки систем с более чем 100 логическими кубитами на основе более 10 тысяч физических. У компании нет ограничений, мешающих масштабированию платформы, и она готова к развитию.
Примечательно, что в этом проекте технологическим гигантом Microsoft выступает в качестве партнёра. При этом у Microsoft есть собственные квантовые платформы и облачные сервисы в этой области. Однако при поставке и развёртывании квантовых компьютеров Atom Computing Microsoft будет полностью отвечать за свою часть — исправление ошибок и создание гибридной системы с классическими компьютерами с использованием пакета Microsoft Azure Quantum. Этот пакет включает инструменты для виртуализации кубитов и упрощения работы с ними.
В будущем Atom Computing планирует поставлять квантовые компьютеры для облачных сервисов. Однако для этого нужно разработать следующее поколение платформ, способных приносить реальную пользу. Компания рассматривает современные квантовые системы и ближайшие решения как площадку для тестирования алгоритмов и поиска оптимальных квантовых технологий. Практическая ценность квантовых компьютеров будет достигнута ещё нескоро.
По материалам:
3dnews
