Kuantum bilişim girişimi, halihazırda milyonlarca ışıkla çalışan çip ürettiğini söylüyor

Kuantum bilişim girişimi, halihazırda milyonlarca ışıkla çalışan çip ürettiğini söylüyor

Amerikan kuantum bilişim girişimi PsiQuantum, dün teknolojiyi kullanışlı hale getirme yolunda önemli bir bulmacayı çözdüğünü duyurdu: kuantum çiplerini kullanışlı miktarlarda üretmek.

PsiQuantum, 2021'de gişe rekorları kıran bir finansman duyurusuyla "gizli moddan" çıktı. Geçtiğimiz yıl iki duyuru daha yaptı.

Şirket, uzun süredir uygulanamaz olduğu gerekçesiyle reddedilen sözde "fotonik" kuantum bilişimini kullanıyor.

Verileri ayrı ışık parçacıklarına kodlayan yaklaşım, bazı ikna edici avantajlar sunuyor: düşük gürültü, yüksek hızlı çalışma ve mevcut fiber optik ağlarla doğal uyumluluk. Ancak, fotonların göz kamaştırıcı bir hızla uçması, kaybolması ve yaratılması ve tespit edilmesinin zor olması gerçeğini yönetmek için aşırı donanım talepleri tarafından engellendi.

PsiQuantum artık bu zorlukların çoğunu çözdüğünü iddia ediyor. Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makalede şirket, büyük miktarlarda üretilebileceğini ve sistemin ölçeklenmesi sorununu çözeceğini söyledikleri fotonik kuantum hesaplama için donanımları tanıttı.

Kuantum bilgisayarında neler var?

Herhangi bir bilgisayar gibi, kuantum bilgisayarlar da fiziksel sistemlerde bilgi kodlar. Dijital bilgisayarlar transistörlerde bitleri (0'lar ve 1'ler) kodlarken, kuantum bilgisayarlar birçok potansiyel kuantum sisteminde kodlanabilen kuantum bitlerini (kübitler) kullanır.

Kuantum hesaplama dünyasının gözdeleri geleneksel olarak mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışan süperiletken devreler olmuştur. Bunlar Google, IBM ve Rigetti gibi şirketler tarafından desteklenmiştir.

Bu sistemler "kuantum üstünlüğü" (kuantum bilgisayarların bazı görevlerde geleneksel bilgisayarları yendiği) veya "kuantum faydası"nın (yani, gerçekten yararlı kuantum bilgisayarlarının) gelişi iddialarıyla manşetlere konu olmuştur.

Manşet kapma oyununda ikinci sırada, IonQ ve Honeywell sıkışmış iyon kuantum hesaplamayı takip ediyor. Bu yaklaşımda yüklü atomlar, enerji durumlarında kübitleri kodlayan özel elektromanyetik tuzaklarda yakalanır.

Diğer ticari rakipler arasında nötr atom kübitleri, silikon tabanlı kübitler, elmaslardaki kasıtlı kusurlar ve geleneksel olmayan fotonik kodlamalar yer alır.

Bunların hepsi şu anda mevcuttur. Bazıları muazzam fiyat etiketleriyle satışta ve bazılarına bulut üzerinden erişilebilir. Ancak adil uyarı: bunlar bugün hesaplamadan çok deney amaçlıdır.

Hatalar ve bunlara nasıl tahammül edilir

Dijital bilgisayarlarınızdaki bireysel bitler olağanüstü derecede güvenilirdir. Her trilyon işlemde bir hata yaşayabilirler (örneğin, 0 yanlışlıkla 1'e dönüşür).

PsiQuantum'un yeni platformu, düşük kayıplı silikon nitrür dalga kılavuzları, yüksek verimli foton sayısı çözümleyici dedektörler ve neredeyse kayıpsız ara bağlantılar gibi etkileyici özelliklere sahiptir.

Şirket, tek kübitli işlemler için %0,02 ve iki kübitli oluşturma için %0,8 hata oranı bildiriyor. Bunlar oldukça küçük sayılar gibi görünebilir, ancak akıllı telefonunuzdaki çipin etkin sıfır hata oranından çok daha büyüktür.

Ancak, bu sayılar günümüzün en iyi kübitleriyle rekabet ediyor ve şaşırtıcı derecede cesaret verici.

PsiQuantum sistemindeki en kritik atılımlardan biri, füzyon tabanlı kuantum hesaplamanın entegrasyonudur. Bu, hataların geleneksel yaklaşımlara göre daha kolay düzeltilmesine olanak tanıyan bir modeldir.

Kuantum bilgisayar geliştiricileri, "hata toleransı" adı verilen şeyi elde etmek isterler. Bu, temel hata oranı belirli bir eşiğin altındaysa, hataların süresiz olarak bastırılabileceği anlamına gelir.

"Eşik altı" hata oranları iddiaları, genellikle birkaç kübitte ölçüldükleri için şüpheyle karşılanmalıdır. Pratik bir kuantum bilgisayarı, her kübitin bir milyon (veya bir milyar veya bir trilyon) diğer kübitle birlikte çalışması gereken çok farklı bir ortam olurdu.

Bu, ölçeklenebilirliğin temel zorluğudur. Ve çoğu kuantum hesaplama şirketi sorunu en baştan ele alırken - tek tek kübitler oluşturup bunları bir araya getirirken - PsiQuantum yukarıdan aşağıya yaklaşımı benimsiyor.

Önce ölçeklendirme düşüncesi

PsiQuantum, sistemini yarı iletken üreticisi GlobalFoundries ile ortaklaşa geliştirdi. Tüm temel bileşenler - foton kaynakları ve dedektörler, mantık kapıları ve hata düzeltme - tek bir silikon tabanlı çipte entegre edilmiştir.

PsiQuantum, GlobalFoundries'in halihazırda milyonlarca çip ürettiğini söylüyor.

PsiQuantum, yarı iletkenleri üretmek için halihazırda kullanılan teknikleri kullanarak, uzun süredir fotonik yaklaşımları etkileyen ölçeklenebilirlik sorununu çözdüğünü iddia ediyor.

PsiQuantum, çiplerini ticari bir yarı iletken dökümhanesinde üretiyor. Bu, milyonlarca kübite ölçeklemenin nispeten basit olacağı anlamına geliyor.

PsiQuantum'un teknolojisi vaadini yerine getirirse, kuantum hesaplamanın ilk gerçek ölçeklenebilir döneminin başlangıcını işaretleyebilir.

Hata toleranslı bir fotonik kuantum bilgisayarı büyük avantajlara ve daha düşük enerji gereksinimlerine sahip olacaktır.

Kaynak: Phys