Через тиждень після презентації нового квантового чипа від Microsoft, компанія Amazon представила свою першу розробку в цій галузі, над якою працювала протягом чотирьох років.
Новий квантовий чип Ocelot від Amazon
Новий чип отримав назву Ocelot, що в перекладі означає "оцелот", через використання в ньому "cat qubits" (кубіти-коти). За словами розробників, він значно ефективніший у виправленні помилок.
Виправлення помилок є критично важливим аспектом квантових обчислень, оскільки саме воно стримує наявні машини від надійного вирішення складних обчислень і робить виробництво чипів дорогим.
Принцип роботи “cat qubits”
Amazon використовує так звані "cat qubits", названі на честь відомого уявного експерименту Шредінгера з котом, у якому кіт у закритій коробці може одночасно вважатися і мертвим, і живим.
Суть полягає в тому, що ці кубіти використовують квантові стани, які діють подібно до станів класичної фізики (з певним розміром і часом), але можуть існувати в кількох станах одночасно, що дозволяє кожному з них зберігати одну одиницю квантової інформації.
"Cat qubits" – це крихітні порожнисті структури з танталу, що містять мікрохвильове випромінювання. Вони розміщені на кремнієвому чипі разом з іншими кубітами, виготовленими з надпровідного матеріалу. В чипі Ocelot п’ять "cat qubits" зберігають інформацію, а ще 10 кубітів стабілізують і виявляють помилки на "cat qubits".
Такий дизайн спрощує виправлення помилок і потребує лише 1/10 кількості кубітів на біт інформації. Це робить його ефективнішим, ніж чип Willow від Google, який використовував 105 кубітів для виправлення помилок.
Подальші плани Amazon
Ocelot – це поки що прототип, який не демонструє значних обчислювальних можливостей. За словами Оскара Пейнтера, директора з квантового обладнання Amazon Web Services, компанія тільки починає свій шлях і має пройти ще кілька етапів масштабування. Зараз головне завдання – продовжувати впроваджувати інновації в стек квантових обчислень, аналізувати, чи використовується правильна архітектура, і враховувати ці знання в інженерних зусиллях.
Підхід Amazon значно відрізняється від чипа Microsoft, в якому використовуються майоранівські ферміони для створення топологічних кубітів, які зберігають інформацію в спосіб, захищений від багатьох типів помилок.
Пейнтер також вважає, що розробка Amazon допоможе знизити вартість виробництва майбутніх квантових чипів до п’ятої частини від вартості поточних розробок і скоротити на п’ять років термін, необхідний для використання квантових комп’ютерів у практичних цілях.
Стаття про проєкт опублікована в журналі Nature.
Довідкова інформація
- Квантові обчислення: Тип обчислень, який використовує явища квантової механіки, такі як суперпозиція та заплутаність, для виконання операцій над даними. Квантові комп’ютери можуть вирішувати певні типи задач набагато швидше, ніж класичні комп’ютери.
- Кубіт: Базова одиниця інформації в квантових обчисленнях, аналогічна біту в класичних обчисленнях. На відміну від біта, який може бути або 0, або 1, кубіт може бути в суперпозиції цих станів, тобто одночасно представляти і 0, і 1.
- Експеримент Шредінгера з котом: Уявний експеримент, запропонований австрійським фізиком Ервіном Шредінгером, щоб проілюструвати парадокси квантової механіки. В експерименті кіт поміщений у закриту коробку разом з механізмом, який має 50% шанс вивільнити отруту і вбити кота. Згідно з квантовою механікою, до моменту відкриття коробки кіт перебуває в суперпозиції станів – одночасно живий і мертвий.
- Тантал: Рідкісний, твердий, синювато-сірий, блискучий перехідний метал, дуже стійкий до корозії.
- Майоранівські ферміони: Частинки, які є власними античастинками. Їх використання для створення топологічних кубітів може зробити квантові комп’ютери більш стійкими до помилок.
