A világ első skálázható, hálózatba kapcsolt fotonikus kvantumszámítógép prototípusát mutatták be. A Xanadu nevű kanadai kvantumszámítástechnikai vállalat Aurora névre keresztelt gépe áttörést jelent, hiszen leküzdi a hagyományos kvantumbitek korlátait a fényalapú technológia segítségével.
A hagyományos számítógépek elektronokra támaszkodnak a számítási feladatok elvégzéséhez, de az elektronok soha nem érhetik el a fotonok által kínált sebességet és feldolgozási teljesítményt. A fény apró részecskéi, a fotonok 300 ezer km/s sebességgel haladnak, azonban a klasszikus számítógépek nem tudnak fotonokkal működni, mivel azok töltés nélküli részecskék, és nem lépnek könnyen kölcsönhatásba az olyan elektronikus alkatrészekkel, mint a tranzisztorok. Ez az oka annak, hogy a tudósok évek óta kísérleteznek fotonikus kvantumszámítógépek kifejlesztésével, amelyek tükrök, fénysugarakat elosztó elemek és optikai szálak segítségével manipulálják a fotonokat.
Elméletből valóság
Eddig a fotonikus kvantumszámítógépek csupán elméleti koncepcióként léteztek, ám a Xanadu áttörést ért el azzal, hogy megalkotta a világ első skálázható és hálózatba kapcsolható fotonikus kvantumszámítógép prototípusát. A vállalat kutatócsapata szerint ez az első alkalom, hogy valaki egyesítette az univerzális és hibamentes kvantumszámítás minden szükséges alrendszerét egy fotonikus architektúrában.
Az Aurora ötvözi a Xanaduban elért korábbi úttörő munkát. A korábbi X8 és Borealis rendszerek – mindkettő a Nature-ben is megjelent – központi technológiáit hasznosítják és beépítik az Aurorába, bizonyítva a moduláris megközelítés hatékonyságát. A moduláris komponensek ilyen egyesítése azt mutatja, hogy egy hibajavított, univerzális fotonikus kvantumszámítógép fő összetevői már megvannak.
A gépház alatt
Az Aurora egy 12 kvantumbites rendszer, amelyet négy független, moduláris szerverállvány alkot. Összesen 35 fotonikus chipből és 13 kilométernyi optikai szálból áll, és különlegessége, hogy szobahőmérsékleten működik. Fejlesztői szerint rendkívül skálázható és minden szükséges eszközzel rendelkezik a hibamentes kvantumszámítási műveletek elvégzéséhez. Jelenlegi formájában egy kisebb adatközponthoz hasonlít, ám elméletileg ezres nagyságrendű szerverállványokkal és több millió kvantumbittel bővíthető, így egy hatalmas kvantumos adatközponttá válhat.
A kutatók tesztelték is az Aurorát, és sikeresen létrehoztak egy speciális összefonódott állapotot több milliárd módussal. Az eredmények szerint a rendszer két órán keresztül működött és 86,4 milliárd módust tartalmazó, összefonódott állapotot hozott létre, ami körülbelül 7,2 milliárd időbeli módust jelent. A tudósok az Aurora segítségével egy olyan klaszterállapotot szintetizáltak, amely több chipen átívelve összefonódott, és bemutatták annak képességét egy kvantumos hibajavító kód, a foliált távolság-2 ismétlési kód valós idejű dekódolására. Az ismétlési kód egy alapvető hibajavítási módszer a kvantumszámításban: egyetlen logikai kvantumbitet több fizikai kvantumbitre kódol, ezzel biztosítva a hibák könnyebb észlelését és javítását. A sikeres teszt igazolta az Aurora potenciálját a komplex és nagyméretű számítások hibamentes
Bár az Aurora ígéretes és moduláris rendszere komoly fejlődést jelent, még számos kihívással kell szembenéznie. Például, ha egy teljes méretű adatközponttá fejlesztik, akkor jelentős jelveszteséggel kell számolni, valamint sokkal összetettebb és kifinomultabb technológiai elemekre lesz szükség a zavartalan működés érdekében. Christoph Simon, a Calgary Egyetem kvantumszámítástechnikai szakértője szerint az ilyen rendszerek méretének növelésével a jelveszteségek nagyságrendekkel növekedhetnek, ami komoly technikai akadályt jelenthet.
Az Aurora előtt még évekig tartó fejlesztés áll, mire minden akadályt leküzdenek, de a fotonikus kvantumszámítástechnika ígéretes kezdetet vett. A következő hónapokban még fejlettebb rendszerek jelenhetnek meg, amelyek nagyobb számú szerverrel és kifinomultabb kvantumbitekkel rendelkeznek majd.
Forrás: itbusiness.hu
Kép forrása: youtube.com/@XanaduAI