До появления отказоустойчивого квантового компьютера осталось два года
Квантовые вычисления стремительно развиваются, и индустрия вокруг них быстро растет. Главная проблема современных квантовых компьютеров, мешающая их применению в химии, материаловедении и разработке лекарств — это высокая склонность к ошибкам, что ограничивает сложность выполнимых задач. Однако в американской QuEra Computing уверены, что вскоре смогут обойти это препятствие.
Их отказоустойчивый квантовый компьютер Libra, способный самостоятельно находить и исправлять ошибки, должен появиться в 2028 году и будет доступен через облачную платформу Amazon Web Services (AWS). Во всяком случае, так анонсирует пресс-релиз компании. Коммерческий директор QuEra Юваль Богер сравнивает это событие с «преодолением звукового барьера».
Что это будет
Кубиты Libra планируют делать из сверххолодных электрически нейтральных атомов, которыми управляют с помощью лазеров. Машина будет содержать от 10 000 до 15 000 кубитов, объединенных в 256 групп — так называемых логических кубитов. Каждый такой логический кубит будет ошибаться лишь один раз на миллион операций, даже если надежность отдельных физических кубитов внутри группы ниже.
Исследователи QuEra рассчитывают, что это позволит Libra выполнять «мегакуоп» операций, то есть миллион вычислительных шагов. Однако разрыв между обещаниями и реальностью пока огромен. На данный момент самая большая матрица нейтральных атомов насчитывает 6100 штук, и их еще не использовали для вычислений. А максимальное число созданных на сегодняшний день логических кубитов с коррекцией ошибок — 48. Такие гиганты индустрии, как IBM, прогнозируют, что смогут предложить отказоустойчивые квантовые компьютеры не раньше 2029 года.
Шансы на успех
Джонатан Кинг из Atom Computing, также работающей с нейтральными атомами, отмечает, что для создания полноценной вычислительной системы, а не лабораторной демонстрации, потребуется объединить множество научных и инженерных разработок. По словам Богера, QuEra сейчас тестирует пять экспериментальных машин, чтобы отработать обслуживание и эксплуатацию будущего устройства со всех сторон — например, замену вышедших из строя из-за нагрева атомов, управление мощностью большого числа лазеров и совмещение всех этих решений.
«Баланс сместился с 90% науки и 10% инженерии в сторону инженерии», — констатирует Богер.
Ученые компании также работают над улучшением управления кубитами с помощью обычных компьютеров и следят за ними, и вместе с командой AWS интегрируют Libra в обычную облачную инфраструктуру.
Томас Вонг из Университета Крейтона оценивает шансы на реализацию наполеоновских планов QuEra в 50/50: «работы еще много». Джо Фитцсаймонс из Horizon Quantum Computing согласен, что намерения весьма амбициозны, но напоминает, что у компании уже есть важные прорывы в области коррекции ошибок. К тому же подход с нейтральными атомами облегчает преобразование обычных кубитов в логические — и это может стать ключевым преимуществом.
Кому это нужно
Даже если все пойдет четко по плану, остается один вопрос: что сможет делать машина уровня «мегакуоп»? Богер отвечает, что она отлично подойдет для сложных симуляций физических систем и материалов, которые сейчас не под силу ни обычным, ни существующим квантовым компьютерам. Он надеется, что исследователи будут использовать Libra для создания более совершенных квантовых алгоритмов для следующего поколения отказоустойчивых машин. «Я не удивлюсь, если большинство по-настоящему полезных алгоритмов еще не придуманы», — полагает физик.
По мнению Вонга, Libra с большей вероятностью станет «машиной для открытий», нежели запустит революционные прикладные решения. «QuEra, можно сказать, пытается задать направление исследований всему сообществу, чтобы помочь ему понять, что делать с этими 256 логическими кубитами», — заключает он.
