Революция захлестнула мир компьютерных технологий. Она способна преобразовать отрасли и открыть новые технологические возможности. Движущей силой стали квантовые вычисления, недавно совершившие качественный скачок благодаря команде британских ученых из Oxford Ionics, объявивших о создании самого мощного в мире квантового чипа. Чип можно будет интегрировать в квантовый компьютер, который станет доступен уже в 2027 году, что станет решающим поворотным моментом в развитии квантовых технологий.
Что такое квантовые вычисления?
Квантовые вычисления — это новое направление, применяющее законы квантовой механики для решения сложных задач, недоступных обычным компьютерам. В отличие от традиционных компьютеров, использующих биты (0 и 1), квантовые компьютеры используют кубиты. Кубиты могут находиться в нескольких состояниях одновременно благодаря суперпозиции, что позволяет им обрабатывать огромное количество информации сразу.
Благодаря квантовой запутанности отдельные кубиты могут быть скоррелированы так, что изменение состояния одного мгновенно отражается на состоянии другого, независимо от расстояния между ними. По этой причине квантовые компьютеры теоретически способны решать некоторые задачи в геометрической прогрессии быстрее, чем лучшие современные суперкомпьютеры.
Квантовые компьютеры могут революционизировать криптографию, моделирование материалов, искусственный интеллект и другие сферы. К примеру, в криптографии квантовые компьютеры смогут взламывать существующие коды за короткий промежуток времени, поэтому потребуются новые методы защиты данных. В фармацевтических исследованиях квантовые компьютеры смогут моделировать сложные молекулы для ускорения разработки лекарств.
Технологический прорыв Oxford Ionics
Эта технология основана на квантовых чипах – «мозгах» квантовых компьютеров. Подумайте о небольшой пластине из полупроводникового материала, на которой сделаны электрические схемы. Схемы эти отвечают за обработку информации и вычисления.
Главное препятствие при изготовлении квантовых чипов — стабильное и надёжное управление кубитами. Кубиты очень чувствительны к внешним помехам, что затрудняет их управление. Самой перспективной технологией управления кубитами считается захват ионов в ловушку.
Технология удержания ионов в ловушке использует электромагнитные поля для замедления заряженных атомов в малой области. Лазерами управляют этими ионами, производя квантовые операции.
Этот метод гарантирует высокую стабильность и точность квантования, но усложнен своей сложностью и высокой стоимостью, частично из-за дорогостоящего лазерного оборудования.
Компания Oxford Ionics сообщила о значительном достижении, которое вызвало большой интерес в научном мире. Разработанный компанией квантовый чип создан с помощью нового подхода, меняющего правила игры. Вместо лазеров для управления ионами в ловушках компания интегрировала электронную систему управления непосредственно в чип. Такая интеграция упрощает и повышает эффективность регулирования состояния кубитов.
Эта технология устраняет потребность в внешних лазерах, тем самым существенно уменьшая сложность и затраты на изготовление квантовых чипов. Кроме того, она использует обычные процессы производства полупроводников, что делает массовое производство более доступным и перспективным.
Рекордная производительность
Тестирования подтвердили, что чип Oxford Ionics обеспечивает непревзойденную производительность. В квантовых вычислениях квантовые вентили — аналоги логических вентилей классических вычислений (например, вентилей AND, OR, NOT). Важной составляющей квантовых схем выступают эти элементы, выполняющие операции с кубитами.
Точность затвора указывает на степень соответствия выполняемой им операции задуманной. Высокая точность свидетельствует о близком совпадении реального действия с идеальным теоретическим сценарием. Чип способен обеспечить точность работы одноквантовых ворот на уровне 99,9992 %. Это означает, что вероятность правильного выполнения операции над одним кубитом равна 99,9992 %, а вероятность ошибки составляет всего 0,0008 %.
Чип повысил бы точность двухкубитных ворот до 99,97 %. Несмотря на то, что это значение немного меньше показателя однокубитных ворот, оно всё ещё впечатляюще высокое – с вероятностью ошибки всего лишь 0,03 %.
Oxford Ionics стремится к тому, чтобы квантовые технологии стали применимы в практических компьютерах уже в 2027 году. Реализация этой амбициозной задачи видится возможной с учётом достигнутого прогресса.