Австралійці створять квантовий прискорювач для настільних пк, який буде виглядати як відеокарта

15

Молода австралійська компанія quantum brilliance заявила про плани представити до 2025 року 50-кубітовий прискорювач квантових обчислень у форм-факторі відеокарти. Квантовий блок зможе працювати при кімнатній температурі без кріогенного охолодження та інших спеціальних захисних систем в серверній стійці, в пк і, в перспективі, в мобільній техніці.

Джерело зображення: quantum brilliance

В основі оригінальної розробки quantum brilliance лежить ряд досліджень, проведених засновниками компанії в австралійському національному університеті, де вони розробили методи виробництва, масштабування і управління кубітами, вбудованими в синтетичний алмаз. У 2019 році дослідники покинули університет і створили компанію quantum brilliance для комерціалізації відкриттів.

На даний момент компанія має в своєму розпорядженні блоком квантового обчислювача всього з 5 кубітами. Але цей блок розмірами не перевищує поличний комп’ютер для стандартної серверної стійки і не вимагає для роботи вакууму, магнітного екранування і охолодження до наднизьких температур. Іншими словами, квантовий обчислювач quantum brilliance надзвичайно простий в обслуговуванні і може бути розміщений буквально де завгодно. Наприклад, компанія збиралася встановити свої стійки в австралійському університетському центрі квантових розробок csiro. Поки карантин завадив завершити роботи, але вони будуть виконані до кінця першого кварталу 2022 року.

Джерело зображення: quantum brilliance

Наступною метою quantum brilliance стане створення 50-кубітового квантового прискорювача розрахунків у форм-факторі відеокарти, щоб його можна було встановити навіть в пк, не кажучи про стійку компонуванні. Згідно з дорожньою картою компанії, такий прискорювач з високою ймовірністю може бути представлений до 2025 року. Заявлено, що у компанії є всі необхідні технології для реалізації цього проекту. Більш того, протягом десяти років може бути реалізована концепція квантового процесора на кристалі, що переведе технологію в розряд мобільних.

На що ж роблять ставку австралійці? квантовий процесор quantum brilliance використовує давно відоме явище азото-заміщених вакансій в алмазі або nv-центрів (nitrogen-vacancy center). Це рукотворний дефект в кристалічній структурі, коли атом вуглецю видаляється з кристалічної решітки алмазу, а на його місце (вакансію) поміщається атом азоту. Після цього з атомом азоту можна проробляти різні корисні речі, і він буде індивідуально реагувати на впливи. Наприклад, змінювати орієнтацію спина або змінювати інші квантові властивості.

Найкорисніше в такому заміщенні, що атом азоту (його ядро) не так сильно реагує на навколишнє оточення, як електрон. Атом набагато важче вивести зі стану когерентності, коли він використовується як кубіт. Розробники заявляють про стабільний стан таких кубітів протягом мілісекунд, тоді як час когерентності електронів в якості кубітів в тисячу разів менше.

Джерело зображення: quantum brilliance

Іншою важливою особливістю кубітів у вигляді nv-центрів в решітці алмазів вважається цілий спектр можливого впливу на них. Це може бути світло (фотони), електромагнітне поле, радіочастотне випромінювання і деякі інші впливи. Поєднання декількох варіантів управління і зчитування кубітів стане додатковим фактором для збільшення продуктивності квантового обчислювача.

Ще до появи квантових алгоритмів для подібних систем обчислювач допустимо використовувати як емулятор процесів взаємодії атомів речовини. Це може допомогти в розробці нових ліків, нових матеріалів для акумуляторів і в цілому підштовхнути матеріалознавство у всіх можливих проявах. Якщо подібні прискорювачі з’являться як адаптери для пк-це змінить багато чого, якщо не все.