Tiny Startup Racing Google zbuduje chip do obliczeń kwantowych

Przestronna przestrzeń biurowa startupu w Berkeley Odrzucenia obliczeń ma trzy lodówki, ale tylko jedna z nich przechowuje żywność.

Pozostałe dwa wykorzystują ciekły hel do chłodzenia eksperymentalnych chipów komputerowych do ułamka stopnia od zera absolutnego. Ta dwuletnia firma próbuje zbudować sprzęt potrzebny do zasilania komputera kwantowego, który mógłby zniszczyć każdą konwencjonalną maszynę, wykorzystując mechanikę kwantową.

Firma zamierza wyprodukować prototypowy układ do końca 2017 roku, który będzie znacznie bardziej złożony niż te zbudowane przez inne grupy pracujące na w pełni programowalnych komputerach kwantowych. Następna generacja chipów powinna być w stanie przyspieszyć niektóre rodzaje uczenia maszynowego i przeprowadzać bardzo dokładne symulacje chemiczne, które mogą odblokować nowe rodzaje procesów przemysłowych, mówi Chad Rigetti, założyciel i dyrektor generalny startupu.

Wprowadzane przez nas chipy będą w stanie rozwiązać bardzo poważne problemy, mówi. Jako przykład Rigetti przytacza proces Haber-Bosch, wykorzystywany do produkcji amoniaku do produkcji nawozów, który, jak się szacuje, zużywa 2% światowej energii. Opracowanie wydajniejszego katalizatora reakcji może być niezwykle cenne.

Rigetti ma docelowo stworzyć rodzaj usługi przetwarzania w chmurze opartej na kwantowej mocy, w której klienci płacą za uruchamianie problemów z nadprzewodnikowymi chipami firmy. Pracuje również nad oprogramowaniem, które ułatwi innym firmom pisanie kodu dla swojego sprzętu kwantowego.

Ten plan wymaga od Rigetti dokonania postępów w nauce i inżynierii, które do tej pory wymykały się rządowym, akademickim i korporacyjnym laboratoriom. Chociaż fizycy naszkicowali podstawy projektowania komputerów kwantowych i jakie mogą przynieść korzyści, ich budowanie okazuje się trudne.

Układ do obliczeń kwantowych stworzony przez Rigetti Computing z trzema bitami kwantowymi, które reprezentują bity cyfrowe za pomocą stanów kwantowych.

Polega na łączeniu ze sobą urządzeń zwanych kubitami, które reprezentują cyfrowe bity danych przy użyciu delikatnych stanów mechaniki kwantowej. Podobnie jak podstawowe elementy konwencjonalnego komputera, mogą kodować albo 0 lub jeden — ale mogą też wejść w stan, który jest jednocześnie obydwoma. Gdy kubity w tym stanie superpozycji wchodzą w interakcję, mogą korzystać ze skrótów obliczeniowych niedostępnych dla konwencjonalnych komputerów.

Fizycy tworzyli kubity na różne sposoby. Ale badacze akademiccy i rządowi otrzymali tylko niewielką liczbę kubitów współpracujących ze sobą. Kanadyjski startup o nazwie D-Wave sprzedał chip z ponad tysiącem kubitów klientom, w tym Lockheed Martin i Google, ale nie udowodniono jeszcze jednoznacznie, że technologia ta oferuje zalety komputera kwantowego.

Kubity są trudne do operowania w grupach, ponieważ stany kwantowe, których używają do reprezentowania danych, są niezwykle delikatne, a urządzenia zakłócają się nawzajem. Rigetti mówi, że jego firma opracowała projekt kubitów, który powinien być wystarczająco stabilny, aby można go było skalować, i który można wykonać przy użyciu konwencjonalnych technik produkcji chipów.

Startup testuje obecnie układ składający się z trzech kubitów, wykonany z aluminiowych obwodów na płytce krzemowej, a projekt, który ma się pojawić w przyszłym roku, powinien zawierać 40 kubitów. Rigetti mówi, że jest to możliwe dzięki oprogramowaniu projektowemu stworzonemu przez jego firmę, które zmniejsza liczbę prototypów, które trzeba będzie zbudować w drodze do ostatecznego projektu. Wersje zawierające 100 lub więcej kubitów byłyby w stanie poprawić na zwykłych komputerach, jeśli chodzi o symulacje chemiczne i uczenie maszynowe, mówi.

Inni pracujący nad obliczeniami kwantowymi podzielają przekonanie, że technologia kubitowa w końcu osiągnęła punkt, w którym urządzenia można łączyć w znacznie większej liczbie. Lider laboratorium obliczeń kwantowych Google, które podobnie jak Rigetti używa kubitów nadprzewodzących, przewidział, że może zbudować chipy z około 100 niezawodnymi kubitami w ciągu kilku lat (patrz Google Quantum Dream Machine). Naukowcy z IBM, MIT Lincoln Lab i innych ośrodków również opracowali nadprzewodnikowe kubity wysokiej jakości (patrz IBM prezentuje chip do obliczeń kwantowych). Rigetti pracował wcześniej w grupie badawczej IBM zajmującej się obliczeniami kwantowymi.

To bardzo ekscytujący czas, mówi Daniel Lidar , dyrektor Centrum Informatyki Kwantowej i Technologii na Uniwersytecie Południowej Kalifornii. To nie jest przyrostowe; naprawdę zaczynamy widzieć, jak różne grupy pracujące z kubitami nadprzewodnikowymi robią duże postępy.

Jednak wciąż nie jest jasne, kiedy można by wyprodukować użyteczne, wielkoskalowe chipy kwantowe, mówi Lidar. Poważna próba zbudowania jednego pozostaje kosztownym przedsięwzięciem, mówi.

Zyski z internetowej działalności reklamowej Google pozwalają poświęcić ogromne zasoby swojemu laboratorium obliczeń kwantowych, jeśli sobie tego życzy. D-Wave, jedyna firma, która oferuje wielkoskalowy nadprzewodzący układ kubitowy, zatrudnia ponad 100 osób i otrzymała ponad 120 milionów dolarów od różnych inwestorów, w tym założyciela Amazona Jeffa Bezosa i CIA.

Firma Rigetti do tej pory zebrała 5 milionów dolarów finansowania i zatrudnia około 15 osób. Twierdzi, że intensywne ograniczenia startupu zapewniają najlepsze środowisko do rozwiązania wielkiego wyzwania, jakim jest skalowanie technologii kubitowej, oraz że firma będzie gromadzić więcej pieniędzy i dodawać pracowników w razie potrzeby.

ukryć