Napredne tehnologije
Superprevodni kvantni računalnik tlakuje pot platformi za hibridno kvantno računalništvo Jernej Kovač
Podjetje Fujitsu in največji japonski raziskovalni inštitut za temeljne in uporabne raziskave RIKEN sta oznanila uspešen razvoj novega superprevodnega kvantnega računalnika s 64 kubiti v centru za sodelovanje RIKEN RQC-Fujitsu. Naprava je zlasti namenjena pospeševanju raziskav in razvoja kvantnih kemijskih izračunov ter kvantnih finančnih algoritmov.
Platforma združuje računsko moč novega 64-kubitnega superprevodnega kvantnega računalnika z enim izmed največjih 40-kubitnih simulatorjev kvantnega računalnika na svetu. Ob tem pa tudi omogoča enostavno primerjavo rezultatov izračunov kvantnih računalnikov hrupne kvantne dobe srednjega obsega (NISQ) z rezultati kvantnih simulatorjev brez napak. To prispeva k pospešenim raziskavam, vključno z oceno učinkovitosti algoritmov za zmanjševanje napak v kvantnih aplikacijah. »Pričakujemo, da bo ultrahitra računska moč kvantnih računalnikov omogočila izjemno natančne kemijske izračune brez primere, kar bo močno prispevalo k razvoju materialov,« je prepričan dr. Yukihiro Okuno iz Naprednega raziskovalnega laboratorija družbe Fujifilm. »Fujifilm bo uporabil novo hibridno kvantno računalniško platformo za raziskovanje učinkov šuma na trenutne rezultate kvantnega računanja. Prav tako bomo z uporabo kvantnega računalništva še naprej razvijali inovativne materiale,« je sklenil raziskovalni partner družbe Fujitsu. Fujitsu in RIKEN še naprej razvijata hibridni kvantni algoritem, ki povezuje superprevodno kvantno računalništvo z visokozmogljivim računalništvom (HPC). S povezavo kvantnega računalnika s kvantnim simulatorjem, ki deluje na HPC, je podjetjema uspelo razviti hibridni kvantni algoritem, ki omogoča kvantne kemijske izračune z večjo natančnostjo kot običajni algoritmi, kot je numerična tehnika CCSD(T). Partnerja nameravata algoritem vključiti v novo platformo. »Tradicionalni pristop k odkrivanju novih materialov in novih zdravil je izjemno drag in dolgotrajen. Da bi pospešili cikle znanstvenih odkritij, spodbujamo nov sistem raziskav in razvoja, ki z uporabo kvantnih računalnikov omogoča hitre in natančne napovedi lastnosti,« je pojasnil dr. Qi Gao, višji znanstvenik v družbi Mitsubishi Chemical Corporation in raziskovalec na projektu IBM Q Hub na Univerzi Keio, kjer preizkuša napredne kvantne metode, kot sta kvantna kemija in kvantna umetna inteligenca, da bi našel področja, na katerih bi lahko kvantno računalništvo praktično prispevalo k splošni uporabnosti v kemiji. »V okviru teh prizadevanj izvajamo skupne raziskave s podjetjem Fujitsu, katerih cilj je v prihodnosti združiti obsežno kvantno računalništvo z drugimi nastajajočimi tehnologijami in tako ustvariti inovacije na področju odkrivanja materialov in zdravil.« 134
Januar • 145 (1/2024) • Letnik 19
»»
Novi 64-kubitni superprevodni kvantni računalnik, uporabljen v novi hibridni platformi za kvantno računalništvo, uporablja tehnologijo prvega japonskega superprevodnega kvantnega računalnika, ki ga je podjetje RIKEN napovedalo marca 2023 v okviru vodilnega programa japonskega ministrstva za izobraževanje, kulturo, šport, znanost in tehnologijo Quantum Leap (MEXT Q-LEAP) in je bil razvit v centru za sodelovanje RIKEN RQC-Fujitsu v sodelovanju s korporacijo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT). Računalnik vključuje integriran 64 superprevodni čip qubit in uporablja vertikalno shemo ožičenja, podobno kot kvantni računalnik RIKEN, zaradi česar ga je mogoče razširiti v prihodnosti. Poleg tega uporablja programsko opremo za nadzor kubitov, ki jo je izdelal NTT, da bi dosegel zelo natančen nadzor kubitov. Novi superprevodni kvantni računalnik omogoča izračune idealno do 264 kvantnih superpozicijskih in prepletenih stanj, kar naj bi omogočilo izračune v obsegu, ki ga je bilo s klasičnimi računalniki težko doseči. Foto: Fujitsu
Tlakovec na poti v dobo praktičnega kvantnega računalništva Razvoj različnih arhitektur kvantnega računalništva v zadnjih letih napreduje z veliko hitrostjo. Vendar pa ustvarjanje zanesljivih rezultatov računanja s kvantnimi računalniki predstavlja nenehni izziv, saj se pri sedanjih sistemih NISQ še vedno pojavljajo računske napake zaradi šumov v okolici. Strokovnjaki predvidevajo, da bo za uresničitev praktičnega kvantnega računalnika, odpornega na napake (FTQC), ki lahko zagotavlja zanesljive in natančne rezultate, potrebno desetletje ali
