Compania canadiană Xanadu face „un mare salt înainte” în cursa calculatoarelor cuantice

Fizicienii cuantici (de la stânga la dreapta) Fabien Rortais, Mohsen Falamarzi Askarani, Lars Madsen, Jonathan Lavoie și Fabian Laudenbach râd la Xanadu Quantum Technologies Inc. din Toronto. În spatele lor se află Borealis, unul dintre primele computere cuantice din lume care a demonstrat un avantaj față de sistemele de calcul convenționale.Galit Rodan/The Globe and Mail

Start-up-ul Xanadu Quantum Technologies din Toronto, una dintre multele companii care încearcă să valorifice natura efemeră a fizicii cuantice pentru a revoluționa industria de calcul, a atins o etapă evazivă cu un dispozitiv capabil să depășească orice supercomputer din lume într-o anumită sarcină.

Într-o lucrare publicată miercuri în revista de cercetare Nature, compania a descris modul în care mașina sa, un computer cuantic numit Borealis, a obținut un „avantaj cuantic” – un termen care înseamnă că a furnizat un rezultat dincolo de scopul practic al unui sistem computerizat convențional.

Mai exact, Borealis a livrat o serie de numere cu un interval de probabilitate specificat în doar 36 de milioane de secundă, o operațiune care ar dura cele mai puternice supercalculatoare din lume mai mult de 9.000 de ani. Exploatarea nu are o aplicație imediată, dar oamenii de știință de la Xanadu au trebuit să depășească câteva provocări cheie pentru a-l realiza.

„Asta credem că este cu adevărat grozav în privința asta”, a declarat fondatorul și CEO-ul Xanadu, Christian Weedbrook, într-un interviu la sediul companiei, unde Borealis se află la etajul 29 al unei clădiri cu birouri cu vedere spre centrul orașului Toronto. „Multe dintre aceste descoperiri sunt ceea ce avem nevoie pentru a crea un computer cuantic care să fie util clienților.”

El a spus că realizarea „plantează steagul Canadei” în cursa pentru dezvoltarea a ceea ce este cunoscut ca un computer cuantic universal – un sistem care poate fi folosit, în viitor, pentru a distruge barierele de calcul în domenii atât de diverse precum securitatea cibernetică, descoperirea de droguri, știința materialelor, modelarea riscurilor financiare și atenuarea schimbărilor climatice.

De asemenea, compania a invitat utilizatori externi – de la cercetători experți până la cei pur și simplu curioși – să testeze Borealis pe internet.

Ca și în cazurile anterioare în care avantajul cuantic a fost demonstrat, poate apărea utilizarea inteligentă a computerelor convenționale care pot imita sistemul cuantic – o tactică cunoscută în domeniu sub numele de falsificare.

Chiar și așa, a spus Barry Sanders, director al Institutului pentru Știință și Tehnologie Cuantică de la Universitatea din Calgary, ceea ce contează cel mai mult în ceea ce a făcut Xanadu este că întărește ideea că industria este pe drumul către calculul cuantic universal.

„Nu este un pas minor, este un mare pas înainte”, a spus dr. Sanders, care nu este afiliat la Xanadu.

O serie de trei unități optice, mai jos, formează inima computerului cuantic Borealis dezvoltat de Xanadu Quantum Technologies Inc., cu sediul în Toronto. Fiecare unitate împarte și redirecționează impulsurile de lumină laser pentru a forma o serie de particule de lumină încurcate care efectuează colectiv un calcul matematic.Galit Rodan/The Globe and Mail

Pentru ochiul neantrenat, Borealis arată mai mult ca un experiment științific decât cu un computer. Este alcătuit din fibră optică, oglinzi și alte componente de ghidare a luminii răspândite pe o masă, cu componente electronice de susținere pe rafturile de deasupra. Elementele sale de operare sunt impulsuri de lumină comprimată – lumină laser infraroșu care a fost manipulată pentru a prezenta anumite proprietăți cuantice.

Pe măsură ce impulsurile trec prin sistem, unele sunt trimise pe căi lungi în buclă care, în trei puncte, le permit să se dubleze și să interacționeze cu impulsurile care le urmează. Aceste impulsuri din ce în ce mai încurcate acționează ca qubiții sistemului – analog cu 1-urile și 0-urile dintr-un computer convențional, dar mai versatile, deoarece ciudățenia cuantică le permite să conțină un amestec de valori care rezolvă colectiv sarcina.

Așa-numita abordare fotonică are avantajul de a putea funcționa la temperatura camerei. Un dezavantaj este că o parte de lumină se pierde inevitabil pe măsură ce trece prin hardware-ul optic. Dar alte tipuri de calculatoare cuantice au propriile lor compromisuri.

Primul sistem care a demonstrat avantajul cuantic, dezvăluit de Google în 2019, a folosit circuite supraconductoare răcite criogenic ca qubiți. Un an mai târziu, cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China au susținut un avantaj cuantic cu un sistem bazat pe lumină. Nici unul nu a depășit pragul de 100 de qubiți.

Prin contrast, Borealis este un dispozitiv de 216 qubiți cu caracteristici despre care designerii spun că le va face mai ușor scalarea. (O altă companie canadiană, D-Wave Systems Inc., a atins nivelul de o mie de qubit cu o formă neuniversală de calcul cuantic aplicabilă unei clase mai mici de probleme.)

Experții estimează că va fi nevoie de cel puțin un milion de qubiți pentru a face un computer cuantic relevant din punct de vedere comercial. Într-adevăr, majoritatea acestor qubiți vor fi necesari pentru a corecta erorile care se strecoară în orice sistem cuantic. La fel ca sistemele anterioare care au arătat un avantaj cuantic, Borealis nu include corecția erorilor în proiectarea sa, un obstacol pe care domeniul nu a depășit încă.

Jonathan Lavoie, care a condus dezvoltarea Borealis pentru Xanadu, a declarat că sistemul a fost proiectat și asamblat în perioada de vârf a pandemiei de COVID-19, membrii echipei lucrând împreună online pentru a defini detaliile funcționării acestuia.

Debutul său are loc în momentul în care compania este în proces de strângere de 100 de milioane de dolari, condusă de firma de capital de creștere Georgian, cu sediul în Toronto, într-o tranzacție care evaluează Xanadu la 1 miliard de dolari, a informat The Globe luna trecută. Alți investitori în Xanadu includ fondurile americane Bessemer Venture Partners și Tiger Global Management LLC, miliardarul canadian Jeff Skoll, capitalistul de risc american Tim Draper, BDC Capital și filiala de capital de risc In-Q-Tel a Agenției Centrale de Informații din Statele Unite.

Margaret Wu, unul dintre principalii investitori ai Georgian, a spus că Xanadu „a fost incredibil de eficient în capital” și a făcut progrese mai mari după ce a strâns și a cheltuit mai puțini bani decât rivalii săi de calcul cuantic. Ea a spus că Xanadu a continuat să depășească așteptările interne și „sunt mai avansate decât ne așteptam când am investit inițial și au făcut-o în timp ce economisesc bani” în timpul pandemiei.

„Este remarcabil că au reușit să rămână pe drumul cel bun și să continue să rămână înaintea multor alte abordări”, a spus doamna Wu.

Pe măsură ce tehnologia cuantică a avansat, interesul investitorilor a crescut și el, deși industria este încă departe de a furniza un dispozitiv relevant din punct de vedere comercial. Firma de cercetare Gartner a prezis că aproape 40% dintre companiile mari vor urma inițiative cuantice până în 2025.

„Aceasta este comercializarea unei ramuri a fizicii care în cele din urmă va redefini complet totul, dar va dura timp”, a declarat Stephanie Simmons, fondatoare și director executiv cuantic al companiei de tehnologie cuantică Photonic Inc. cu sediul în Coquitlam, Columbia Britanică.

Deocamdată, industria se află în ceea ce analistul Gartner Chirag Dekate a descris în cel mai bun caz o stare embrionară.

Fizicienii cuantici Fabian Laudenbach, stânga, și Jonathan Lavoie, lucrează la compania de tehnologie din Toronto Xanadu Quantum Technologies Inc.Galit Rodan/The Globe and Mail

Mai mulți dezvoltatori de calculatoare cuantice, inclusiv Xanadu, au clienți și parteneri de cercetare care includ giganți precum Volkswagen AG și Amazon.com Inc., dar cea mai mare parte a muncii realizate de acești dezvoltatori este experimentală și exploratorie.

„Tehnologia nu se află în punctul în care aveți valoare de afaceri concretă, implicații practice concrete”, a spus Dr. Arne-Christian Voigt, șeful grupului de tehnologie avansată și inovare al Volkswagen, care a condus proiecte de cercetare folosind mașini cuantice de la Xanadu. , D-Wave Systems, Google și IonQ Inc.

Dr. Voigt a numit realizarea Xanadu „nu foarte semnificativă pentru calculul cuantic fotonic”, dar a spus „este o întrebare deschisă” dacă un computer cuantic poate fi la înălțimea hype-ului. „În acest moment, este deschis ce fel de tehnologie va concura mai târziu”.

.

Add Comment