W skrócie
- Japoński Instytut Nauk Molekularnych uruchomił Shunkai, pierwszy w kraju pełnostosowy komputer kwantowy wykorzystujący neutralne atomy jako kubity.
- Urządzenie działa w temperaturze pokojowej w komorze wysokiej próżni, wykorzystując pęsety optyczne do manipulacji atomami i impulsy mikrofalowe do sterowania bramkami.
- System posiada obecnie 50 kubitów, a docelowo do marca 2031 r. jego moc ma wzrosnąć do 10 tys. jednostek wraz z wdrożeniem aktywnej korekcji błędów.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Japonia uruchamia pierwszy neutralno-atomowy komputer kwantowy
Instytut Nauk Molekularnych (IMS), stanowiący część Japońskich Narodowych Instytutów Nauk Przyrodniczych (NINS), poinformował 24 sierpnia o uruchomieniu pierwszego w kraju pełnostosowego komputera kwantowego opartego na neutralnych atomach. Pojęcie neutralności odnosi się w tym przypadku do faktu, że jako kubity wykorzystuje się pojedyncze atomy obojętne elektrycznie (nieposiadające ładunku dodatniego ani ujemnego, czyli niebędące jonami). Pozwala to na długie zachowanie stanu kwantowego (spójności) kubitów.
Urządzenie o nazwie "Shunkai" ("春海") powstało w ramach "Celu 6" programu badawczo-rozwojowego Moonshot, nadzorowanego przez Biuro Gabinetu oraz Japońską Agencję Nauki i Technologii (JST). Projekt prowadzi profesor Kenji Ohmori, stojący na czele konsorcjum łączącego sektory akademicki i przemysłowy. Nazwa maszyny nawiązuje do Harumiego Shibukawy, astronoma z okresu edo (1603-1867), odpowiedzialnego za stworzenie pierwszego japońskiego kalendarza.
Przedsięwzięcie łączy zasoby podmiotów krajowych i zagranicznych. Za warstwę oprogramowania i kompilację odpowiada Hitachi Ltd., natomiast fizyczną jednostkę przetwarzania kwantowego (QPU) dostarczyło amerykańskie przedsiębiorstwo Infleqtion Inc. Budżet projektu wsparły środki z programu Moonshot R&D oraz MEXT Quantum Leap Flagship Program (Q-LEAP). Nowa architektura poszerza krajowy potencjał badawczy, uzupełniając dotychczasowe prace nad układami nadprzewodzącymi i kwantowymi kropkami krzemowymi.
Zobacz również:
Pełny stos technologiczny. Jak działa "Shunkai"?
Komputer kwantowy "Shunkai" wykorzystuje pułapkowanie pojedynczych atomów w dwuwymiarowych siatkach za pomocą pęset optycznych, tworzonych przez wiązki laserowe skupiane przez soczewki obiektywowe o wysokiej aperturze numerycznej. Logiczne bramki kwantowe są sterowane impulsami mikrofalowymi i laserowymi, a odczyt wyników odbywa się poprzez rejestrację fluorescencji za pomocą kamer o wysokiej rozdzielczości.
Operacje na bramkach dwukubitowych wykorzystują zjawisko blokady Rydberga. Urządzenie działa w temperaturze pokojowej w komorze wysokiej próżni, eliminując potrzebę stosowania chłodziarek rozcieńczalnikowych. Fizyczna mobilność atomów przemieszczanych w trakcie obliczeń pozwala na uzyskanie pełnej łączności między dowolnymi kubitami oraz elastyczną konfigurację obwodów. Rozwiązanie to ułatwia implementację kodów korekcji błędów o niskiej gęstości kontroli parzystości (qLDPC).
"To niezwykle znaczące, że zbudowaliśmy pierwszy w Japonii pełnostosowy (ang. full-stack - przyp. red.) komputer kwantowy w tej najnowocześniejszej modalności i uruchomiliśmy go" - powiedział prof. Kenji Ohmori z Instytutu Nauk Molekularnych. Oznacza to, że "Shunkai" jest kompletną, gotową do użycia maszyną, która zawiera w sobie wszystkie niezbędne warstwy stosu technologicznego - od fizycznego sprzętu aż po oprogramowanie dla użytkownika.
Potężna maszyna kwantowa dla nauki i przemysłu
W początkowej fazie urządzenie dysponuje mocą około 50 fizycznych kubitów. Co dalej? Projekt wkracza obecnie w drugi etap, zaplanowany do marca 2031 r., w którym moc obliczeniowa ma wzrosnąć do 500 kubitów, a docelowo aż do 10 tys. fizycznych kubitów z aktywną detekcją i korekcją błędów. Infrastruktura zostanie częściowo udostępniona badaczom akademickim i komercyjnym w celu optymalizacji algorytmów oraz testowania procedur kwantowej korekcji błędów (QEC).
Komercjalizacją opracowanych rozwiązań zajmie się spółka Yaqumo Inc., założona przez prof. Ohmoriego. Jest ona odpowiedzialna za wdrażanie aplikacji w japońskim sektorze przedsiębiorstw. Ponadto IMS planuje połączenie "Shunkai" z istniejącym centrum superkomputerowym, tworząc hybrydowy węzeł obliczeniowy łączycy jednostki QPU oraz GPU (procesory kwantowe i tradycyjne układy graficzne).
"Dostarczenie produkcyjnego systemu pełnostosowego to znaczący krok w stronę odpornych na błędy obliczeń kwantowych" - tłumaczy Pranav Gokhale, dyrektor ds. technologii w Infleqtion.
Źródła: Quantum Computing Report, Japan Wire by Kyodo News, Tech Times, Quantum Insider
