Kvantumugrásra készen az AWS

Az Amazon Web Services (AWS) mérnökei újradefiniálták a kvantumchipek építésének alapelveit és ahelyett, hogy pusztán több kvantumbitet (qubitet) adtak volna össze, inkább a zajok hatékonyabb kiküszöbölésére összpontosítottak. Megszületett az Ocelot kvantumchip prototípus, ami a becsléseik szerint akár öt évvel is felgyorsíthatja a kvantumszámítógépek széles körű elérhetőségét.

Hogyan működnek a kvantumszámítógépek?

A kvantumszámítógépek és a hagyományos számítógépek közötti fő különbség az adatok tárolásának módjában rejlik. A klasszikus számítógépek biteket használnak, ahol az információ 0 vagy 1 formájában tárolódik. Ezzel szemben a kvantumszámítógépek kvantumbiteket (qubiteket), amelyek jellemzően elemi részecskék – például elektronok vagy fotonok – és a kvantummechanikai tulajdonságaik révén egyidejűleg lehetnek 0 és 1 állapotban is. Ez lehetővé teszi, hogy egyes problémákat exponenciálisan gyorsabban oldjanak meg, mint a klasszikus számítógépek, ha azok valaha is képesek lennének rá.

Hol a probléma?

A qubitek rendkívüli számítási teljesítményt biztosítanak, ám van egy nagy hátrányuk: rendkívül érzékenyek. Állapotukat külső tényezők, például rezgések, hő, mobilhálózatok, Wi-Fi jelek, sőt még a kozmikus sugárzás is megzavarhatja. A külső „zajok” hatásának kiküszöbölése érdekében a kvantumszámítógépek információit több qubit együttesen tárolja, létrehozva az úgynevezett logikai kvantumbiteket, amelyek képesek a hibák kijavítására. Azonban a megfelelő számítási teljesítmény eléréséhez szükséges qubitek mennyisége drágává és bonyolulttá teszi ezt a technológiát.

Hogyan gyorsítaná fel az AWS a kvantumszámítógépek elérhetőségét?

„Az elejétől fogva a kvantumhiba-korrekció volt a legfontosabb szempont a kvantumbit és az architektúra kiválasztásában. Ha gyakorlati kvantumszámítógépeket akarunk építeni, a hiba-korrekció elsődleges kell legyen.” – mondta Oskar Painter, az AWS kvantumhardverért felelős igazgatója.

Mi az a kvantumhiba-korrekció?

Képzeljünk el egy minőségellenőrzési rendszert egy gyártósoron, ahol a termékek hibáinak kiszűréséhez 10 ellenőrző pont helyett elég lenne egyetlen egy. A végeredmény ugyanaz marad, de kevesebb erőforrásra van szükség és az egész folyamat hatékonyabbá válik. Az AWS szerint az Ocelot és ehhez hasonló fejlesztések lehetővé tehetik, hogy a kvantumszámítógépek kisebbek, megbízhatóbbak és olcsóbbak legyenek.

Az Ocelot prototípus kvantumchip az első lépés az AWS új architektúrájának tesztelésére, amely beépített kvantumhiba-korrekciót alkalmaz. Az Ocelot alapját a „macskaqubitek” (Schrödinger macskájáról elnevezett qubitek[1]) adják, amelyek önmagukban képesek hibák kijavítására. Emellett a chip a jelenlegi mikroelektronikai technológiákat is felhasználja.

Mi a következő lépés?

„Jelenleg az a legfontosabb feladatunk, hogy folyamatosan innováljunk a kvantumszámítástechnika minden területén: vizsgáljuk az architektúránkat és ezekből a tapasztalatokból építkezve fejlesszük mérnöki megoldásainkat.” – mondta zárásként Oskar Painter.

[1] https://hu.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger_macsk%C3%A1ja

Amazon Web Services