Caltech και ETH Zurich φέρνουν τους πρακτικούς κβαντικούς υπολογιστές πιο κοντά, με λιγότερα qubits και μεγαλύτερη σταθερότητα.
Νέες ανακαλύψεις στον κβαντικό υπολογιστή από το Caltech και το ETH Zurich μειώνουν δραστικά τον αριθμό των απαιτούμενων qubits και βελτιώνουν τη σταθερότητα των λειτουργιών.
Η τεχνική των neutral-atom qubits με «laser tweezers» επιτρέπει ένα λογικό qubit με μόλις πέντε φυσικά.
Η γεωμετρική φάση από το ETH Zurich μειώνει σημαντικά τα σφάλματα στα swap gates.
Ερευνητικές ομάδες στο Caltech και στο ETH Zurich ανακοίνωσαν ξεχωριστές ανακαλύψεις που φέρνουν τους λειτουργικούς κβαντικούς υπολογιστές πολύ πιο κοντά στην πραγματικότητα απ’ ό,τι πιστευόταν. Το Caltech έδειξε ότι ένας πρακτικός κβαντικός υπολογιστής μπορεί να χτιστεί με 10.000 έως 20.000 qubits αντί για εκατομμύρια, ενώ το ETH Zurich πέτυχε σταθερές κβαντικές λειτουργίες με αξιοσημείωτη ανθεκτικότητα σε σφάλματα. Οι δύο εξελίξεις μειώνουν δραστικά το αναμενόμενο κόστος κατασκευής και τη μηχανική πολυπλοκότητα τέτοιων μηχανών.
Ένα qubit είναι το κβαντικό ανάλογο του bit, με τη διαφορά ότι μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα και στις δύο καταστάσεις (0 και 1). Η αχίλλειος πτέρνα τους όμως είναι η ευαισθησία σε θερμότητα και θόρυβο, που προκαλεί σφάλματα. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι ερευνητές ομαδοποιούν πολλά «φυσικά» qubits ώστε να δημιουργήσουν ένα σταθερότερο «λογικό» qubit. Μέχρι πρόσφατα, η κυρίαρχη εκτίμηση ήταν ότι ένας χρήσιμος κβαντικός υπολογιστής θα χρειαζόταν περίπου 1.000 λογικά qubits, το καθένα από τα οποία θα αποτελούνταν από άλλα 1.000 φυσικά qubits — σύνολο πάνω από ένα εκατομμύριο.
Η προσέγγιση του Caltech, σε συνεργασία με τη συνδεδεμένη startup Oratomic, βασίζεται στα λεγόμενα neutral-atom qubits. Η πληροφορία αποθηκεύεται στις εσωτερικές κβαντικές καταστάσεις ενός ηλεκτρικά ουδέτερου ατόμου που παγιδεύεται στη θέση του με «laser tweezers». Με αυτή την τεχνική, ένα λογικό qubit μπορεί να χτιστεί από μόλις πέντε φυσικά qubits αντί για χίλια. Η ομάδα έχει ήδη κατασκευάσει διατάξεις με περισσότερα από 6.000 neutral-atom qubits, κάνοντας τον στόχο των 10.000–20.000 εφικτό σε βραχυπρόθεσμο ορίζοντα.
Η δεύτερη ανακάλυψη ήρθε από την Ελβετία. Οι ερευνητές του ETH Zurich βρήκαν τρόπο να εκτελούν τα λεγόμενα swap gates — λειτουργίες που μεταφέρουν πληροφορία μεταξύ qubits — με πολύ μεγαλύτερη σταθερότητα. Οι παλαιότερες μέθοδοι εξαρτιόνταν κρίσιμα από παραμέτρους όπως η ταχύτητα ενεργοποίησης ενός λέιζερ και ο ακριβής έλεγχος της ισχύος του. Η νέα προσέγγιση αξιοποιεί ένα φυσικό φαινόμενο που ονομάζεται «γεωμετρική φάση», το οποίο εξαρτάται μόνο από τη γεωμετρία της κίνησης των ατόμων και όχι από δύσκολα ελεγχόμενες μεταβλητές. Το αποτέλεσμα είναι σημαντικά λιγότερα σφάλματα στον κβαντικό υπολογισμό.
Οι κβαντικοί υπολογιστές θεωρούνται ικανοί να λύσουν προβλήματα που ξεπερνούν τα όρια των συμβατικών υπερυπολογιστών. Πεδία όπως η ανάπτυξη νέων φαρμάκων μέσω ανάλυσης πρωτεϊνικής αναδίπλωσης, τα χρηματοοικονομικά μοντέλα πρόβλεψης και η βελτιστοποίηση ενεργειακών δικτύων θα μπορούσαν να αλλάξουν ριζικά. Υπάρχει όμως και η άλλη όψη του νομίσματος: ο αλγόριθμος του Shor, που επιτρέπει την παραγοντοποίηση μεγάλων ακεραίων στους πρώτους αριθμούς, απειλεί τα σημερινά κρυπτογραφικά συστήματα που προστατεύουν τραπεζικές συναλλαγές και προσωπικά δεδομένα. Η ανακάλυψη του Caltech παραμένει προς το παρόν θεωρητική, αλλά η πρόοδος είναι απτή.
Αν επιβεβαιωθούν πρακτικά όσα δείχνουν τα δύο εργαστήρια, ο κβαντικός υπολογισμός περνά από το στάδιο της επιστημονικής υπόσχεσης σε αυτό της μηχανικής υλοποίησης μέσα σε λίγα χρόνια. Για τον απλό χρήστη, το πιο άμεσο ζήτημα δεν είναι η ταχύτητα υπολογισμού αλλά η ασφάλεια: τραπεζικά δεδομένα, ιατρικοί φάκελοι και επικοινωνίες που σήμερα θεωρούνται απαραβίαστα θα χρειαστούν νέα, post-quantum συστήματα κρυπτογράφησης νωρίτερα απ’ ό,τι υπολόγιζε ο κλάδος.
Το qubit είναι η βασική μονάδα πληροφορίας ενός κβαντικού υπολογιστή και, σε αντίθεση με το κλασικό bit, μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα στις καταστάσεις 0 και 1.
Σύμφωνα με την ανακάλυψη του Caltech, 10.000 έως 20.000 qubits αρκούν, αντί για τα εκατομμύρια που υπολογίζονταν μέχρι τώρα.
Είναι qubits που αποθηκεύουν την πληροφορία στις κβαντικές καταστάσεις ενός ηλεκτρικά ουδέτερου ατόμου, το οποίο κρατείται ακίνητο με δέσμες λέιζερ που λειτουργούν σαν «τσιμπιδάκια».
Επειδή μπορούν να τρέξουν τον αλγόριθμο του Shor, ο οποίος παραγοντοποιεί γρήγορα μεγάλους ακεραίους και σπάει τα περισσότερα σύγχρονα κρυπτογραφικά συστήματα.
Οι εκτιμήσεις έχουν συντομευτεί σημαντικά μετά τις τελευταίες ανακαλύψεις, αν και η ερευνητική ομάδα του Caltech σημειώνει ότι τα αποτελέσματά της παραμένουν θεωρητικά προς το παρόν.
Με την εγγραφή σας αποδέχεστε την Πολιτική Απορρήτου.
Ερευνητές του POSTECH παρουσίασαν φορετό αισθητήρα λαιμού που μετατρέπει τις μικροκινήσεις των μυών σε συνθεμένη φωνή χάρη σε AI.
Το DESI ολοκλήρωσε τον μεγαλύτερο 3D χάρτη του σύμπαντος, με 47 εκατ. γαλαξίες. Τα αποτελέσματα για τη σκοτεινή ενέργεια έρχονται το 2027.
Ο κομήτης 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák επιβραδύνει την περιστροφή του μέχρι μηδέν και αρχίζει αντίστροφη. Πρώτη τέτοια παρατήρηση σε ουράνιο σώμα.
Μελέτη στο Nature Geoscience εκτιμά ότι η Γη θα παύσει να είναι κατοικήσιμη σε ~1 δισ. χρόνια λόγω εξέλιξης του Ήλιου — μισό χρόνο νωρίτερα από όσο πιστεύαμε.
A project by Κώστας Βλαχάκης
Σχόλια