Первый в Японии полностью отечественный квантовый компьютер использует сверхпроводящие кубиты и компоненты, полностью произведённые в стране.
(Изображение предоставлено: QIQB, Университет Осаки)
В Японии был включён первый квантовый компьютер, спроектированный и собранный из компонентов, произведённых в стране. Теперь система готова выполнять рабочие задачи на базе Центра квантовой информации и квантовой биологии (QIQB) при Университете Осаки.
Новая система, запущенная 28 июля, заменяет все ранее импортированные компоненты отечественными технологиями, говорится в заявлении представителей Университета Осаки. Она также будет работать на программном обеспечении с открытым исходным кодом, разработанном в Японии, под названием Open Quantum Toolchain for Operators and Users (OQTOPUS).
В системе используется квантовый чип со сверхпроводящими кубитами — квантовыми битами, изготовленными из металлов, которые демонстрируют нулевое электрическое сопротивление при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю (минус 459,67 градуса по Фаренгейту, или минус 273,15 градуса по Цельсию).Квантовое вычислительное устройство (КВУ) было разработано в японском исследовательском институте RIKEN.
Другие компоненты, составляющие «люстру» — основной блок квантового компьютера, — включают в себя корпус для чипа, поставляемый компанией Seiken, магнитный экран, инфракрасные фильтры, полосовые фильтры, малошумящий усилитель и различные кабели.
Все они размещены в рефрижераторе с разбавлением (специализированном криогенном устройстве, которое охлаждает компоненты квантовых вычислений) для обеспечения экстремально низких температур. Он также поставляется с импульсным трубчатым рефрижератором (который охлаждает различные используемые компоненты), контроллерами и малошумящим источником питания.
OQTOPUS, в свою очередь, представляет собой набор инструментов с открытым исходным кодом, в котором есть всё необходимое для запуска квантовых программ. Он включает в себя основной движок и облачный модуль, а также элементы графического пользовательского интерфейса (GUI) и предназначен для использования поверх QPU и квантового управляющего оборудования.
Новый рубеж в вычислительной технике
Квантовые вычисления способны превзойти самые быстрые в мире суперкомпьютеры и решать проблемы, выполняя вычисления и симуляции, которые сегодня не под силу технологиям. Ученые предполагают, что квантовые компьютеры могут быть полезны при разработке лекарств, для оптимизации транспортных потоков в городе, поиска оптимальных маршрутов доставки для логистических компаний и во многих других сферах.
Это происходит потому, что он может выполнять вычисления параллельно, а не последовательно, используя странные законы квантовой механики. Идея заключается в том, что чем больше кубитов в системе, тем мощнее она становится.
Однако существует множество препятствий для простого добавления кубитов в квантовые компьютеры. В частности, учёные пытаются решить проблему чрезвычайно высокого уровня ошибок, возникающих в процессе вычислений. По этой причине большинство исследований в настоящее время сосредоточено на квантовой коррекции ошибок (ККО).
Первый в Японии квантовый компьютер был представлен на выставке Expo 2025, проходившей в Осаке с 14 по 20 августа. На выставке организаторы продемонстрировали ключевые компоненты квантового компьютера. Посетители могли подключиться к системе удалённо через облако и запустить базовые квантовые программы. На выставке также были представлены интерактивные элементы, позволяющие посетителям изучить квантовую запутанность и другие квантовые явления.