Компания Xanadu представляет Aurora — первый в мире фотонный квантовый компьютер

Компания Xanadu представила первый в мире универсальный фотонный квантовый компьютер, что стало историческим достижением для индустрии квантовых вычислений.

Эта 12-кубитная машина, получившая название Aurora, представляет собой революционный скачок в квантовых технологиях, сочетая в себе масштабируемость, модульность и сетевые возможности.

Состоящая из четырех независимых серверных стоек, соединенных между собой передовой фотонной технологией, Aurora построена из 35 фотонных чипов и включает в себя ошеломляющие 13 километров волоконной оптики.

Примечательно, что эта современная система работает полностью при комнатной температуре, что значительно отличается от криогенных требований многих других квантовых компьютеров.

Потенциал Aurora может быть увеличен до тысяч серверных стоек и миллионов кубитов, что открывает путь к созданию квантовых центров обработки данных, способных решать самые сложные вычислительные задачи.

Что отличает Aurora: преимущества фотонных квантовых вычислений

В качестве основы для квантовых вычислений и сетевого взаимодействия Aurora использует фотонику — манипуляции со световыми частицами (фотонами).

Такой подход дает явные преимущества по сравнению с традиционными методами квантовых вычислений, включая снижение требований к охлаждению, более высокую скорость обработки и плавную масштабируемость.

Используя коммерчески доступные фотонные чипы, изготовленные с применением современных технологий производства, Aurora гарантирует, что ее архитектура является одновременно практичной и перспективной.

Центральным фактором успеха фотонного квантового компьютера является его модульная конструкция. Четыре серверные стойки работают независимо друг от друга, но при этом легко объединяются в сеть, демонстрируя масштабируемость и гибкость системы.

Каждый модуль построен с использованием надежных состояний кубитов, которые поддерживают передовые квантовые операции, включая исправление ошибок и декодирование в реальном времени — важные элементы для практических квантовых вычислений.

Кроме того, фотонная технология Xanadu обеспечивает простое сетевое взаимодействие, позволяя соединять неограниченное количество модулей.

Эта архитектура не только масштабируема, но и соответствует строгим требованиям квантовой тактовой частоты и классического аппаратного контроля, создавая основу для крупномасштабных реализаций.

Кристиан Уидбрук, основатель и генеральный директор Xanadu, сказал:

Фотоника действительно является лучшим и наиболее естественным способом как вычислять, так и создавать сети.

В принципе, мы можем увеличить масштаб до тысяч серверных стоек и миллионов кубитов, но сначала мы сосредоточимся на производительности, снижении потерь и отказоустойчивости.

Преодоление квантовых проблем

Хотя модульная масштабируемость Aurora решает одну из самых больших проблем квантовых вычислений, остается еще одно серьезное препятствие: повышение производительности за счет отказоустойчивости и исправления ошибок.

Достижение отказоустойчивых квантовых вычислений требует минимизации оптических потерь, что является ключевым направлением работы команды Xanadu.

Сотрудничая с партнерами-литейщиками, Xanadu стремится оптимизировать дизайн чипов и процессы производства, тем самым повышая эффективность и надежность своей фотонной архитектуры.

Недавно опубликованные результаты исследования Aurora включают в себя подробные измерения допустимых оптических потерь, предлагая «дорожную карту» для усовершенствования системы, чтобы соответствовать строгим требованиям отказоустойчивых квантовых вычислений.

Трансформационный потенциал квантовых компьютеров

Квантовые компьютеры обладают огромным потенциалом, позволяющим изменить подход к решению сложных задач.

В отличие от классических компьютеров, которые используют двоичные биты для обработки информации, квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут существовать в нескольких состояниях одновременно. Это позволяет им выполнять вычисления со скоростью, экспоненциально превышающей скорость традиционных систем.

Сферы применения квантовых вычислений охватывают широкий спектр отраслей. В здравоохранении квантовые компьютеры могут ускорить открытие лекарств благодаря моделированию молекулярных взаимодействий в беспрецедентных масштабах.

В логистике они могут оптимизировать цепочки поставок, чтобы снизить затраты и уменьшить воздействие на окружающую среду. Финансовые учреждения могут использовать квантовые алгоритмы для оценки рисков и оптимизации портфеля, а достижения в области искусственного интеллекта могут привести к прорыву в машинном обучении и обработке естественного языка.

Aurora представляет собой важнейший шаг на пути к реализации этих возможностей. Решив двойную задачу — масштабируемость и отказоустойчивость, — Xanadu заложил основу для будущего, в котором квантовые вычисления станут практичным и преобразующим инструментом.

Фотонный квантовый компьютер демонстрирует не только возможность масштабирования квантовых систем, но и практичность их применения в реальных сценариях.

По мере того как компания работает над улучшением допустимых оптических потерь и повышением отказоустойчивости, мечта о квантовых вычислениях в масштабах коммунального хозяйства становится все ближе к реальности.

Ранее ученые заявили, что смогут моделировать с помощью квантовых компьютеров столкновение частиц.

Иллюстрация: Схематическая диаграмма системы Aurora и основных модулей. Источник: Nature.

28.01.2025