| 0 |
|
Команда фізиків з Гарварду створила перший в історії квантовий обчислювальний пристрій, здатний працювати безперервно без перезапуску, досягнувши великого прориву в галузі, яка може революціонізувати все, від медичних досліджень до фінансів.
Протягом багатьох років більшість квантових комп’ютерів могли працювати лише мілісекунди, і навіть передові машини, які могли працювати довше, функціонували лише близько 13 секунд. Але команді Гарварду вдалося запустити свою систему на понад дві години минулого місяця — і кілька дослідників заявили, що машина, теоретично, може працювати нескінченно.
«Нам ще потрібно пройти шлях і масштабуватися від того, де ми є зараз, але дорожня карта тепер зрозуміла на основі проривних експериментів, які ми зробили тут, у Гарварді», — сказав Тут Т. Ванг (Tout T. Wang), науковий співробітник, який працює в лабораторії, що розробила машину.
Нагадаємо, звичайні комп’ютери використовують бінарний код, який може представляти або нуль, або одиницю, але квантові комп’ютери використовують субатомні частинки, які можуть представляти кілька станів одночасно. Це дозволяє квантовим комп’ютерам розв'язувати проблеми за лічені хвилини, для чого звичайним комп’ютерам знадобилися б тисячі років.
Однією з найбільших проблем у квантових обчисленнях сьогодні є підтримка безперервної роботи цих машин. Фундаментальною одиницею інформації у квантових обчисленнях є кубіт, який складається з субатомних частинок. Але коли квантові комп’ютери працюють, кубіти можуть залишати систему через процес, який називається «втрата атомів» (atom loss), змушуючи машини втрачати інформацію і зрештою виходити з ладу.
Втрата атомів «є головною перешкодою для цієї системи», — підкреслив Мохамед Абобейх (Mohamed Abobeih), постдокторант Гарварду, який працював у команді. «Без розв'язання цієї проблеми нікуди не можна рухатися».
Професор університету Михайло Лукін (Mikhail Lukin) — піонер у квантових обчисленнях, який керує головною лабораторією Гарварду для квантових досліджень, Harvard Quantum Initiative — запустив проєкт п'ять років тому для розв'язання цієї проблеми. У вересні цього року команда опублікувала свої висновки в науковому журналі Nature, представивши експериментальний дизайн квантової машини, яка може працювати безперервно.
Команда розробила новий метод використання двох інструментів, які можуть переміщувати атоми та субатомні частинки — «конвеєрну стрічку з оптичною ґраткою» та «оптичні пінцети» — для поповнення кубітів, коли вони залишають машину. Нова система має 3000 кубітів і може вводити 300 000 атомів на секунду у квантовий комп'ютер команди, перевищуючи швидкість втрачених кубітів.
«Тепер фундаментально ніщо не обмежує, як довго можуть працювати наші звичайні атомарні та квантові комп’ютери», — зазначив Ванг. «Навіть якщо атоми губляться з невеликою ймовірністю, ми можемо залучити свіжі атоми, щоб замінити їх, і це не вплине на квантову інформацію, що зберігається в системі».
Дослідження проводилося у партнерстві з фізиком з MIT Владаном Вулетичем (Vladan Vuletić), який сказав, що, на його думку, ці висновки закладають основу для більш значних досягнень у квантових обчисленнях. Він сказав, що створення квантових машин, які можуть працювати вічно на практиці — а не лише в теорії — тепер може бути лише за три короткі роки. «Раніше вважалося, що до цього ще принаймні п’ять років», — заявив Вулетич. «Тепер це здається набагато ближчим, десь на горизонті двох-трьох років».
Інновації від гарвардської команди з'являються в той час, як вчені по всьому світу змагаються за створення все більш швидких і потужних технологій квантових обчислень. Десятки мільярдів доларів були вкладені в дослідження в надії, що передові квантові комп’ютери можуть фундаментально змінити такі різноманітні галузі, як медичні дослідження, фінанси та криптографія.
«Це просто галузь із великим потенціалом для інновацій», — сказав Люк М. Стюарт (Luke M. Stewart), докторант з фізики в команді. «Ми долаємо цей розрив між тим, що може зробити обладнання, і тим, що обіцяють алгоритми. Це сфера, дозріла для відкриттів».
Гарвард також активно інвестує у квантові обчислення. Університет оголосив про одну з перших у світі докторських програм з квантової науки та інженерії у 2021 році. Наступного року він оголосив про партнерство з Amazon Web Services для вивчення квантових мереж. А Quantum Initiative, якою допомагає керувати Лукін, продовжує залишатися центром провідних у галузі квантових досліджень.
«Ми справді намагаємося зрозуміти, які існують обмеження, і скористатися перевагами наявних у нас платформ», — зазначив Ненг-Чун Чіу (Neng-Chun Chiu), докторант з фізики. «Ми хотіли б знати, як далеко ми можемо розсунути межі, як в експериментальній, так і в теоретичній площині».
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
