Υβριδικός κβαντικός υπερυπολογιστής: Ένα ακόμη σπουδαίο βήμα της Ιαπωνίας

09:58 16/2/2025 - Πηγή: Attiki Press

Η Ιαπωνία έκανε ένα σημαντικό βήμα στην κβαντική τεχνολογία με την ενεργοποίηση του πρώτου υβριδικού κβαντικού υπερυπολογιστή στον κόσμο. Ο Reimei, ένας κβαντικός υπολογιστής 20 qubit, έχει ενσωματωθεί στον Fugaku, τον έκτο ταχύτερο υπερυπολογιστή στον κόσμο, και λειτουργεί στο επιστημονικό ινστιτούτο Riken στη Σαϊτάμα. Αυτή η καινοτόμος πλατφόρμα σχεδιάστηκε για να επιταχύνει υπολογισμούς που θα απαιτούσαν υπερβολικά μεγάλο χρόνο σε συμβατικούς υπερυπολογιστές. Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του περιλαμβάνουν

τη φυσική και τη χημεία, ενώ η ανάπτυξή του πραγματοποιήθηκε από το ινστιτούτο Riken και την Quantinuum.\ Οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δυνατότητα να επεξεργάζονται πληροφορίες με τρόπους που οι κλασικοί υπολογιστές δεν μπορούν, επιτυγχάνοντας ασύγκριτες ταχύτητες υπολογισμών. Ωστόσο, μέχρι να γίνουν πλήρως λειτουργικοί σε ευρεία κλίμακα, η ενσωμάτωσή τους σε υβριδικά συστήματα με υπερυπολογιστές αποτελεί μια ενδιάμεση λύση.

Στους κλασικούς υπολογιστές, η μνήμη βασίζεται σε bits που μπορούν να έχουν τιμές 0 ή 1. Αντίθετα, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν qubits, τα οποία μπορούν να βρίσκονται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα μέσω της κβαντικής υπέρθεσης. Αυτό σημαίνει ότι η υπολογιστική ισχύς αυξάνεται εκθετικά με την προσθήκη περισσότερων qubits, καθιστώντας τους κβαντικούς υπολογιστές ικανούς να επιλύουν προβλήματα σε χρόνους που για τους κλασικούς υπολογιστές θα ήταν ανέφικτοι.

Τι διαφοροποιεί τον Reimei

Σε αντίθεση με άλλους κβαντικούς υπολογιστές που χρησιμοποιούν υπεραγώγιμα qubits, ο Reimei βασίζεται σε qubits παγιδευμένων ιόντων. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά πεδία για την απομόνωση και τον έλεγχο ιόντων, επιτρέποντας μεγαλύτερη σταθερότητα και ακρίβεια στη διαχείριση των qubits. Παρόλο που τα υπεραγώγιμα qubits διαθέτουν ταχύτερες πύλες, τα qubits παγιδευμένων ιόντων προσφέρουν μεγαλύτερη συνεκτικότητα και περισσότερες συνδέσεις μεταξύ τους. Ένα βασικό ζήτημα στους κβαντικούς υπολογιστές είναι ο θόρυβος και τα σφάλματα στις υπολογιστικές διαδικασίες. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, ο Reimei χρησιμοποιεί «λογικά qubits», μια τεχνική που μειώνει τα σφάλματα μέσω της κατανομής της πληροφορίας σε πολλαπλά qubits. Η Quantinuum έχει ήδη πετύχει σημαντική πρόοδο σε αυτόν τον τομέα, μειώνοντας το ποσοστό σφαλμάτων έως και 800 φορές σε σχέση με τα φυσικά qubits.

Το Reimei-Fugaku αποτελεί την πρώτη ολοκληρωμένη υβριδική πλατφόρμα κβαντικού και κλασικού υπολογισμού. Παρόμοιες προσπάθειες έχουν γίνει και αλλού, όπως στη Γερμανία, όπου η IQM ενσωμάτωσε έναν κβαντικό επεξεργαστή 20 qubit στον υπερυπολογιστή SuperMUC-NG. Ωστόσο, το γερμανικό σύστημα βρίσκεται ακόμα σε δοκιμαστική φάση, με προγραμματισμένες αναβαθμίσεις σε 54 και 150 qubit τα επόμενα χρόνια. Η ενσωμάτωση κβαντικών και κλασικών συστημάτων σηματοδοτεί ένα νέο στάδιο στην υπολογιστική επιστήμη, με προοπτικές που υπόσχονται να φέρουν επανάσταση στην τεχνολογία και την έρευνα.