Японские айтишники запустили Reimei, первый в мире гибридный квантовый суперкомпьютер. Эта квантовая машина на основе 20 кубитов была интегрирована в Fugaku-шестой по быстродействию суперкомпьютер в мире.
Гибридная система предназначена для решения задач, на обработку которых классическим суперкомпьютерам требуется невероятно много времени. Квантовая машина размещена в научном институте Рикен в Сайтаме, недалеко от Токио, и в первую очередь будет поддерживать исследования в области физики и химии.
Представители Quantinuum, создателей Reimei, и Riken заявили, что интеграция квантовых вычислений с Fugaku является важным шагом вперед в области высокопроизводительных вычислений. Квантовые компьютеры обладают потенциалом для выполнения вычислений за минуты или секунды, на которые классическим компьютерам требуются миллионы лет.
Однако до тех пор, пока квантовые компьютеры не станут более надежными и масштабируемыми, ученые считают, что гибридные системы, такие как Reimei-Fugaku, могут служить эффективным решением.
Reimei отличается от большинства квантовых компьютеров, которые полагаются на сверхпроводящие кубиты. Вместо этого он использует кубиты с захваченными ионами — технологию, которая предлагает ряд преимуществ в стабильности и управлении.
Этот метод включает выделение заряженных атомов или ионов в электромагнитном поле, создавая так называемую ионную ловушку. Затем захваченными ионами манипулируют с помощью точно откалиброванных лазеров, которые корректируют их квантовые состояния для выполнения вычислений.
Эта технология позволяет ученым манипулировать ионами, чтобы они могли действовать как кубиты, сохраняя и обрабатывая квантовую информацию. Кубиты с захваченными ионами обеспечивают более длительное время когерентности и способствуют большему количеству соединений между кубитами. Напротив, сверхпроводящие кубиты обеспечивают более быстрое подключение вентилей и их проще изготавливать на микросхемах.
Представители Riken объяснили, что уникальная архитектура Quantinuum стала ключевой причиной выбора ее квантовой системы. Reimei использует процесс, называемый «ионным челноком», который физически перемещает кубиты по контуру по мере необходимости. Это позволяет использовать более сложные алгоритмы и улучшенную квантовую обработку.
Одна из самых больших проблем в квантовых вычислениях-ошибки кубитов. Квантовые биты очень чувствительны к воздействию, что приводит к появлению «шума», влияющего на вычисления. Чтобы повысить точность, Reimei группирует несколько физических ионных кубитов в» логические кубиты», которые хранят одну и ту же информацию в нескольких местах.
Логические кубиты помогают уменьшить количество ошибок за счет распределения потенциальных точек отказа. Это означает, что сбой одного кубита не нарушает текущие вычисления. Ранее Quantinuum добилась прорыва, создав логический кубит с частотой ошибок в 800 раз ниже, чем у физических кубитов.
Reimei-Fugaku-первый полностью работающий гибридный квантовый суперкомпьютер. Другие компании тестировали аналогичные системы, такие как 20-кубитнмй квантовый процессор IQM, интегрированный в немецкий SuperMUC-NG в июне 2024 года.
Однако эта система остается на стадии тестирования, дата публичного запуска не подтверждена. IQM планирует интегрировать 54-кубитную систему в 2025 году и 150-кубитный чип в 2026 году.
