Intel делает новые шаги к созданию квантовых компьютеров

В построенных на процессах квантовой механики компьютерах единицей информации является кубит (квантбит, qbit). Традиционные вычислительные системы оперируют понятием бита, который принимает только два значения: 0 или 1. Кубит может находиться в нескольких состояниях, что позволяет выполнять вычисления на беспрецедентных уровнях параллелизма. Новые шаги к созданию квантовых компьютеров делаются в области технологии производства qbit.

Создание квантовых компьютеров

Проблемы проектирования

Задачи разработки и изготовления процессоров разнообразны и сложны, так как:

Проблемы проектирования

  • Сам qbit чрезвычайно хрупок, и любые помехи, включая измерения, заставляют его переходить из квантового состояния в классическое (двоичное), что приводит к потере данных.
  • Серьезные проблемы размера, поскольку для реализации таких компьютеров в коммерческом масштабе требуется более миллиона единиц информации. Поэтому относительно большой размер квантовых процессоров является существенным ограничением.

Чтобы решить эти проблемы, Intel активно разрабатывает методы проектирования, моделирования, упаковки и изготовления сложных процессоров.

Это позволило сделать новые шаги в разработке квантовых компьютеров.

Третье поколение квантовых процессоров

Исследования в Intel Labs привели к появлению сверхпроводящего процессора Tangle Lake, включающего 49 квантбитов (предыдущая — 17) в пакете. Это устройство представляет собой следующее поколение подобных процессоров Intel. Tangle Lake — шаг вперед в создании полноценных квантовых компьютерных систем. Они обещают беспрецедентную возможность моделировать и анализировать природные явления, выполнять задачи, требующие непомерных временных затрат на традиционных суперкомпьютерах. Это спровоцирует прорыв в таких областях, как генетическая медицина, астрофизика и экология.

Третье поколение квантовых процессов

Спиновые кубиты

Одним из подходов к решению проблем, присущих квантовым процессорам, таким как Tangle Lake, основанным на сверхпроводящих элементах, является исследование спиновых квантбитов Intel Labs и QuTech. Спинкубиты функционируют на основе спина одиночного электрона в кремнии, управляемого микроволновыми импульсами. По сравнению со сверхпроводящими спиновые квантбиты намного ближе к полупроводниковым компонентам, работающим в кремнии, что позволяет использовать преимущества существующих технологий изготовления. Эта область исследований обладает следующими потенциалами:

Спиновые кубиты

Виды кубитов

  • Температура: вращающиеся кубиты требуют чрезвычайно холодных условий работы, но в меньшей степени, чем сверхпроводящие (примерно один градус Кельвина по сравнению с 20 милликельвинами). Поскольку сложность понижения температур возрастает экспоненциально по мере приближения к абсолютному нулю, эта разница предлагает значительное снижение сложности системы.
  • Стабильность и длительность. Ожидается, что спиновые кубиты будут оставаться связанными гораздо дольше, чем сверхпроводящие, что значительно упрощает реализацию на уровне процессора для алгоритмов.
  • Физический размер: намного меньше, чем сверхпроводящие; миллиард спиновых кубитов теоретически помещается в одном квадратном миллиметре пространства. В сочетании со структурным сходством с обычными транзисторами это свойство спинкубитов способствует масштабированию квантовых вычислительных систем в сторону увеличения до предполагаемых миллионов кубитов, необходимых в производственных компьютерах.
  • Исследователи разработали процесс изготовления спинкубитов с использованием 300-миллиметровой технологии Intel, позволяющей делать небольшие матрицы элементов в кремнии. QuTech уже тестирует малые квантовые компьютерные системы на спинкубитах. QuTech разработала Quantum Technology Toolbox как общедоступную основу программного обеспечения, пакет Python для выполнения измерений и калибровки спиновых квантбитов.

Окончательный выбор в пользу одной из технологий еще впереди. Ученые строят квантовые схемы с учетом возможности расширения.

Такой принцип позволяет при создании нового вида кубита не переделывать всю систему.

Оцените статью
Просто о технологиях
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector