Компания Quantum Art, разрабатывающая решения для квантовых компьютеров на основе ионных ловушек, представила крайне амбициозный план развития. Цель — достичь коммерчески значимого квантового преимущества уже к 2027 году и создать систему с невероятным 1 млн физических кубитов к 2033 году. (Напомним, впрочем, что физические и логические кубиты имеют некоторые значимые отличия.)
План Quantum Art включает конкретные этапы: запуск 50-кубитной системы в 2025 году, достижение 1 000 кубитов в 2027 году, внедрение сверхплотной двумерной архитектуры с 12 тыс кубитов в 2029 году, масштабирование до 40 тыс кубитов и поддержку тысяч устойчивых к ошибкам логических кубитов к 2031 году, и, наконец, миллион физических кубитов на чипе размером 50×50 мм² к 2033 году.
Quantum Art привнесла в мир четыре ключевых инновации, которые должны решить главные проблемы масштабирования квантовых компьютеров. Первая — выполнение сложных групповых операций сразу над множеством кубитов, заменяя до тысячи ныне обычных двухкубитных одним шагом. Вторая — использование лазеров для разделения длинных цепочек ионов на независимые вычислительные блоки («ядра»). Третья — возможность динамически перестраивать связи между этими блоками для быстрого создания квантовой запутанности там, где это нужно. Четвертая — модульная и сверхплотная двумерная компоновка кубитов, позволяющая упаковать огромное их количество в очень небольшой объем чипа. По словам компании, эта комбинация технологий дает ошеломляющее преимущество в производительности и эффективности.
Согласно Дорожной карте Quantum Art, в 2025 году стартует линейка Montage, предлагающая доступ к 50 кубитам как к услуге (QaaS). В 2027 году на сцену выйдет линейка Perspective с тысячей физических кубитов и примерно 100 логическими кубитами. Именно Perspective должен продемонстрировать квантовое преимущество, а также всю архитектуру компании в полном масштабе. В 2029 году планируются поставки системы Landscape — это будет сверхплотный двухмерный квантовый процессор на 12 тыс кубитов, который к 2031 году вырастет до 40 тысяч кубитов и будет поддерживать тысячи логических кубитов. Финальный этап — система Mosaic в 2033 году с 1 млн физических кубитов, расположенных на небольшой площади. Такая мощность позволит реализовать полностью отказоустойчивые квантовые вычисления для прорывов в разработке материалов, финансовом моделировании, оптимизации логистики, для систем безопасности и других критически важных областей.
Будущие системы Quantum Art смогут выполнять в 100 раз больше операций в секунду и проводить до 100 раз больше вычислений по сравнению с планами основных конкурентов. И все это займет при этом в 50 раз меньше места. Это ускорит путь к первому этапу — «квантовому преимуществу» (решению отдельных практических задач лучше классических компьютеров). Согласно планам компании, это также откроет дорогу к выполнению чрезвычайно сложных алгоритмов и реализации мощной коррекции ошибок, необходимой для надежной работы квантовых компьютеров.
«Мы уже успешно испытали в лаборатории ключевые элементы нашей архитектуры: групповые операции над кубитами, работу сегментированных ядер, их динамическую перестройку и управление масштабируемой системой, — заявил Амит Бен-Киш, технический директор и соучредитель Quantum Art. — Вместе с нашим собственным компилятором это обеспечивает высокоскоростное и надежное выполнение расчетов на больших системах, и все это без необходимости сложных фотонных соединений или перемещения ионов».
Quantum Art — это стартап, вышедший из научной группы профессора Рои Оцери в Институте Вейцмана, которая последние 20 лет специализировалась на продвинутых методах управления квантовыми состояниями в ионных ловушках.
Наука Mail попросила Алексея Акимова, научного директора Российского квантового центра (РКЦ), прокомментировать дорожную карту Quantum Art.
Заявленные Quantum Art цели крайне амбициозны. С одной стороны, целью любого проекта по квантовым вычислениям действительно должен быть выход на миллионы хороших кубитов – это хорошая цифра для решения широкого класса практических задач. С другой стороны, развитие ионной платформы квантовых вычислений таково, что первая показавшая рекордное качество операций технология трехмерных ловушек оказалась не масштабируемой. В то же время появившаяся уже более 20 лет назад идея планарных ловушек, хоть и масштабируема в принципе, но до сих пор не перешагнула рубеж в 100 кубитов.
Научный директор РКЦ также добавил, что подход Quantum Art с точки зрения архитектуры интегрирует большинство имеющихся на сегодняшний день прорывных идей архитектуры квантовых процессоров.
«В этом смысле подход кажется очень перспективным, — считает российский эксперт. — Однако сложности предыдущей истории развития (квантовых процессоров — прим. ред.) во многом лежали в области технологии и поверхностной химии, нежели в архитектуре процессора. До какой степени хорошая архитектура поможет преодолеть технологические сложности, сказать сложно. Поэтому план Quantum Art на сегодня мне кажется излишне оптимистичным. Но не может не радовать тот факт, что в компании быстро подхватывают все наиболее перспективные идеи и не боятся пробовать их реализовать с масштабом».
Ранее Наука Mail писала о самых точных операциях с кубитами в мире.