Японія зробила значний крок у розвитку передових технологій, офіційно запустивши свій перший квантовий комп’ютер, який повністю спроєктований та збудований на компонентах вітчизняного виробництва. Ця новаторська система вже готова до обробки обчислювальних завдань зі своєї бази в Центрі квантової інформації та квантової біології (QIQB) Університету Осаки. Сам Університет Осаки є одним з найпрестижніших дослідницьких університетів Японії, відомим своїми внесками у науку та інновації.
Запущений 28 липня, новий квантовий комп’ютер є результатом кропіткої роботи, яка полягала у заміні всіх раніше імпортованих компонентів на технології, розроблені безпосередньо в Японії. Представники Університету Осаки наголосили на цьому досягненні у своїй заяві. Окрім апаратного забезпечення, система працюватиме на відкритому програмному забезпеченні під назвою OQTOPUS (Open Quantum Toolchain for Operators and Users), також створеному в Японії.
Система використовує квантовий чип з надпровідними кубітами – це квантові біти, отримані з металів, що демонструють нульовий електричний опір при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. Абсолютний нуль, що становить мінус 273.15 градусів за Цельсієм (або мінус 459.67 градусів за Фаренгейтом), є найнижчою можливою температурою, за якої припиняється будь-який рух атомів. Розробка квантового процесорного блоку (QPU) відбулася у провідному японському науково-дослідному інституті RIKEN, який спеціалізується на широкому спектрі наукових дисциплін, від фізики до біології.
Інші складові, що формують “люстру” — основну конструкцію квантового комп’ютера — включають пакет чипа, наданий компанією Seiken, магнітний екран, інфрачервоні та смугові фільтри, малошумний підсилювач та різноманітні кабелі. Усі ці елементи розміщені у рефрижераторі розчинення, спеціалізованому кріогенному пристрої, що забезпечує наднизькі температури, необхідні для роботи квантових компонентів. Додатково, система оснащена пульсаційним трубчастим рефрижератором, контролерами та джерелом живлення з низьким рівнем шуму.
OQTOPUS, своєю чергою, є колекцією інструментів з відкритим кодом, що охоплює все необхідне для виконання квантових програм. Він містить основний движок, хмарний модуль, а також елементи графічного користувацького інтерфейсу (GUI) і призначений для роботи поверх QPU та апаратного забезпечення квантового контролю.
Новий обрій обчислень
Квантові обчислення мають потенціал значно перевершити найшвидші суперкомп’ютери світу та вирішувати завдання, виконуючи обчислення та симуляції, що виходять далеко за межі можливостей сучасних технологій. Вчені припускають, що квантові комп’ютери можуть бути надзвичайно корисними у таких сферах, як відкриття нових ліків, оптимізація транспортних потоків у містах, а також пошук найефективніших маршрутів доставки для логістичних компаній, серед багатьох інших завдань.
Це можливо завдяки здатності квантових комп’ютерів обробляти обчислення паралельно, а не послідовно, використовуючи незвичайні закони квантової механіки – галузі фізики, що вивчає поведінку матерії та енергії на субатомному рівні. Ідея полягає в тому, що чим більше кубітів додається до системи, тим потужнішою вона стає.
Проте, існують значні перешкоди для простого додавання кубітів до квантових комп’ютерів — зокрема, вчені намагаються розв’язати проблему надзвичайно високого рівня помилок, що виникають під час обчислень. З цієї причини більшість досліджень наразі зосереджені на квантовій корекції помилок (QEC).
Перший японський квантовий комп’ютер був представлений на виставці Expo 2025, що проходила в Осаці з 14 по 20 серпня. На цій виставці організатори продемонстрували основні компоненти квантового комп’ютера. Відвідувачі мали змогу віддалено підключатися до системи через хмару та запускати базові квантові програми. Експозиція також включала інтерактивні елементи, що дозволяли відвідувачам досліджувати квантову заплутаність — явище, за якого дві або більше частинок стають взаємопов’язаними таким чином, що стан однієї миттєво впливає на стан іншої, незалежно від відстані між ними, а також інші квантові феномени.
