32-кюбитен квантов компютър, работещ с прихванати йони е с огромен квантов обем
Стартапът IonQ обяви, че поредният модел на техния квантов компютър с йонен уловител е готов за експлоатация. Новият компютър на компанията вместо предишните 11 кюбита има вече 32 кюбита. Въпреки че това все още отстъпва на разработките на компаниите, използващи свръхпроводими кюбити, високата точност на прихванатите йони го прави много по-малко подложен на грешки и доста по-лесно обединим в сложни конфигурации. По този начин изглежда, че поне по един от показателите за производителност, това в момента е най-мощния квантов компютър.
Свръхпроводимите кюбити, използвани от такива компании като Google, IBM и Riggeti, се произвеждат с използването на контактите на Джозефсън и затова се очаква те да се възползват по-нататъшния прогрес в развитието на полупроводниковата промишленост. Но като готови устройства те не са нито съвършени, нито напълно идентични. В резултат на това на разработчиците им се налага да търсят начини да избегнат сравнително високата честота на грешки и кюбитовата променливост. Въпреки че проблемите постепенно намират своето решение, те едва ли някога ще изчезнат.
Фундаменталната единица на кюбитите с йонни уловители се явява атомът, а всички атоми на даден изотоп са еквивалентни и е съвършено очевидно, че те не страдат от производствени дефекти. Благодарение на тяхното използване в прибори като атомните часовници, производството на устройства, необходими за задържане на йоните в уловители, вече е достатъчно усъвършенствано. Това означава, че сега главният проблем се състои в способността да се манипулират последователно отделните атоми и накрая да се определя тяхното състояние.
Компаниите, които работят с прихванати йони, залагат на това, че преимуществата на техните кюбити ще бъдат значителни, благодарение на еднообразното и предсказуемо устройство, и това ще направи технологията печеливша в сравнение със свръхпроводимите конкуренти. Но това може да се постигне само ако се преодолеят проблемите с високоточното манипулиране на отделните атоми.
Има разлики и в това, как различните компании осигуряват апаратното осигуряванене на квантовите компютри, използващи йонни уловители. Honeywell управляват взаимодействията на своите кюбити, физически премествайки йоните между уловителите и създавайки заплитане, когато два йона делят един уловител. IonQ напротив, държи йоните разделени и може произволно да свързва всеки два, пращайки им общ набор от фотони, създадени по определен начин.
Предното поколение на апаратните средства на IonQ имаше годни за използване 11 кюбита. Това съществено е по-малко от това , което предлагат такива компании като IBM и Google, при които кюбитите са повече от 50. В същото време производителността на отделните кюбити, използващи прихванати йони и тяхната устойчивост към грешки беше по-добра от типичната производителност на свръхпроводимите кюбити, но незначително.
С появата на новия компютър на IonQ всичко се промени. От компанията утроиха количеството на използваните кюбити и те вече са 32. Но другото, което е не по-малко важно, точността на кюбитите нарасна. Въпреки че броя на кюбитите е може би най-очевидния измерител за мощността на квантовия компютър, то това е само частична представа за потенциала на дадената част на апаратното осигуряване. Големият брой на връзките между кюбитите позволява решаването на по-сложни задачи. Освен това значение имат управляемостта на устройствата и минимизацията на грешките.
По тази причина в IBM са разработили метрика, наречена квантов обем (Quantum volume), която обединява всички тези показатели в себе си. При машините с пълна свързаност между безотказни и безгрешни кюбити, квантовият обем би трябвало да е много голям. Неизпълнението или непълното изпълнение на всяко от споменатите изисквания води до намаляването на този показател. Квантовият компютър IBM Raleigh достигна квантов обем от 32 единици през януари 2020 година. През март 2020 година квантовият компютър на Honeywell достигна обем от 64 само с шест кюбита. През август тази година IBM обяви, че и те са постигнали обем от 64 със своята 27-кюбитна система, а само преди дни Honeywell излезе със съобщение за обем от 128. На този фон заявленията на IonQ изглеждат меко казано, неочаквани. В съобщение от 1 октомври те обявиха , че очакват да постигнат квантов обем от четири милиона единици със своя нов 32-кюбитов компютър.
Понастоящем разработчиците се занимават с настройката на новия компютър. Когато премине периода на настройване и завърши бета-тестирането, от IonQ планират да открият достъпа към своя компютър през облачните платформи на Amazon и Microsoft.
