Helios: Новият квантов компютър, който приближава бъдещето

Новият процесор на Quantinuum, описан в Nature, не гони само повече кубити. Той комбинира мащаб, точност и пълна свързаност, които приближават квантовите изчисления до реални приложения.

В лаборатория в Брумфийлд, Колорадо, 98 атома „висят“ в електрически полета. Те са охладени почти до абсолютната нула. Невидими за човешкото око, тези атоми носят информация по правила, които класическата физика не може да повтори.

Така е построен Helios – нов квантов компютър на британско-американската Quantinuum. Системата е от типа „капани-йони“. Тя използва заредени атоми като кубити и ги управлява с лазерни импулси. Според Asia Times и публикация в Nature, Helios е 98-кубитов процесор с висока точност. Производителността му надхвърля това, което лесно се симулира на класически машини.

Големият въпрос обаче не е само колко е „голям“ Helios. Предишният модел System Model H2 имаше 56 кубита. Въпросът е дали новата машина е по-добра.

Защо броят кубити не е достатъчен

Квантовите компютри не са просто по-бързи версии на обикновените. Те работят с кубити, които могат да са в квантови състояния. Те не се държат като единици и нули в стандартните чипове.

Това отваря врата за изчисления, които в бъдеще може да надминат суперкомпютрите. Потенциалните приложения включват нови материали, оптимизация и по-точни химични симулации. Има и обещания за нови подходи към криптографията.

Проблемът е крехкостта. Кубитите се влияят от температура, шум, несъвършен контрол и околна среда. В някои архитектури дори преместването на информацията добавя риск. Затова надпреварата не е само „повече кубити“. Тя е „повече добри кубити“.

Helios и битката с грешките

При квантовите машини грешките са по-чести, отколкото при класическите. Корекцията на грешки е централният технологичен възел.

Nature посочва средна грешка при еднокубитови гейтове около 2,5 на 100 000 за Helios. При двукубитовите гейтове, които са по-трудни и по-ключови за полезни алгоритми, грешката е около 7,9 на 10 000. Това е близо до най-добрите демонстрации в областта.

Тези числа имат значение, защото квантовите операции се натрупват. Една малка грешка може да изглежда пренебрежима. Но реален алгоритъм може да изисква хиляди или милиони стъпки. По-ниските грешки удължават „живота“ на квантовата информация.

Пълна свързаност и „квантова железница“

Друг ключов акцент е свързаността „всички към всички“. В много системи кубитите общуват само със съседите си. Ако два далечни кубита трябва да взаимодействат, информацията минава през междинни стъпки. Това добавя време и грешки.

При Helios всеки кубит може да взаимодейства с всеки друг. Това е ценно за алгоритми, които не пасват на фиксирана решетка.

Хардуерът използва бариеви йони и архитектура QCCD. Моделът може да се мисли като „квантова железница“. Йоните се съхраняват в зони за памет. Те се преместват физически към оперативни зони, когато програмата има нужда. Там лазерни импулси изпълняват квантовите порти.

Системата разчита и на софтуер за маршрутизиране и управление по време на работа. Той решава кои йони да представят кубитите и в какъв ред да се изпълнят гейтовете. Това е важно за по-сложни програми, при които следващи стъпки зависят от измервания в реално време.

Helios може да изпълнява квантови схеми, които са изключително трудни за симулация на класически машини. Това не е равнозначно на универсално „полезен“ квантов компютър за медицина или климат. Но е ясен сигнал за посока.

Изводът е прагматичен. Helios не обещава мигновена квантова революция. Той показва, че мащабът, точността, свързаността и програмируемостта вече могат да се съберат в една машина. И това приближава технологията към системи, които решават реални задачи.

Автор на оригиналния анализ: Доменико Вичинанца, доцент по интелигентни системи и наука за данни в университета Англия Ръскин.

Още новини в категория Технологии

Последвайте ни в Telegram: https://t.me/p26news