مسابقه محاسبات کوانتومی چین و آمریکا

مرسی کو، نویسنده دیپلمات، به طور منظم با کارشناسان موضوع، سیاست‌گذاران، و متفکران استراتژیک در سراسر جهان برای بینش‌های گوناگونشان در مورد سیاست‌های آسیایی ایالات متحده درگیر می‌شود. این مکالمه با مت کینزلا - مدیر عامل Infleqtion، یک شرکت پیشرو در فناوری کوانتومی ایالات متحده - 531 امین در "سری بینش بینش ترانس پاسیفیک" است. پیشرفت های ایالات متحده در فناوری محاسبات کوانتومی را به اختصار شرح دهید. ایالات متحده از سیستم‌های کوانتومی آزمایشی به سمت محاسبات منطقی و تحمل‌پذیر خطا در حال حرکت است.

معیار کلیدی دیگر تعداد کیوبیت‌های فیزیکی نیست، بلکه این است که آیا این کیوبیت‌ها می‌توانند در کیوبیت‌های منطقی قابل اعتماد سازماندهی شوند و برای کاربردهای معنادار استفاده شوند. نفوذ در خط مقدم این تغییر است. پلتفرم اتم خنثی ما 12 کیوبیت منطقی با تشخیص خطا و تصحیح اتلاف، 99.73 درصد وفاداری گیت دو کیوبیتی و آرایه هایی تا 1600 سایت اتم خنثی را نشان داده است. با Nvidia، ما یک نمایش علم مواد منتشر کردیم که در آن رمزگذاری منطقی خطا را تقریبا شش برابر در مقایسه با اجرای فیزیکی-کیوبیت کاهش داد.

نقشه راه ما در اواخر امسال به 30 کیوبیت منطقی، 100 کیوبیت تا سال 2028، و 1000 کیوبیت تا سال 2030 دست می یابد. ما تقریبا 100 کیوبیت منطقی با کیفیت بالا را به عنوان آستانه عملکرد بهتر سیستم های کلاسیک در مسائل ارزشمند انتخاب شده می بینیم. سخت افزار به تنهایی ما را به آنجا نمی رساند. همانطور که CTO ما، Pranav Gokhale، تاکید کرده است، نرم افزارهای سخت افزاری می توانند عملکرد کوانتومی را به زور ضرب کنند. Infleqtion در حال توسعه پشته کامل است - از اتم‌ها، فوتونیک، و سیستم‌های کنترل گرفته تا تصحیح خطا، کامپایل Superstaq، تخمین منابع، و ادغام با محاسبات با شتاب GPU.

این رویکرد تمام سیستمی نحوه مفید بودن محاسبات کوانتومی است. ایالات متحده از چه طریقی با شرکای خود در آسیا و اقیانوسیه در توسعه فناوری محاسبات کوانتومی همکاری می کند؟ ایالات متحده در حال ایجاد یک اکوسیستم کوانتومی قابل اعتماد با شرکای آسیا و اقیانوسیه از طریق تحقیقات مشترک، توسعه فناوری، آموزش نیروی کار و دسترسی به سیستم های پیشرفته است. ژاپن یک مثال قوی ارائه می دهد. آژانس علم و فناوری ژاپن، Infleqtion را به عنوان اولین شرکت خارجی - و تنها شریک خارجی محاسبات کوانتومی - برای شرکت در برنامه Quantum Moonshot انتخاب کرد.

در کنسرسیومی به رهبری پروفسور کنجی اوهموری از مؤسسه علوم مولکولی، ما در حال کمک به فناوری اتم خنثی، تخصص فوتونیک و مهندسی سیستم در توسعه یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ و متحمل خطا بر اساس کیوبیت‌های اتمی هستیم. این بیش از یک تبادل تحقیقاتی است. این پلت فرم تجاری آمریکایی را با رهبری ژاپن در کنترل اتمی فوق سریع ترکیب می کند و هر دو کشور را حول یک هدف فنی مشترک همسو می کند.

برای این منظور، Infleqtion سیستم‌های اتم خنثی را ارائه کرده است که به محققان کمک می‌کند تجربه عملی مورد نیاز برای کار و توسعه برنامه‌های کاربردی برای ماشین‌های کوانتومی پیشرفته را ایجاد کنند. در استرالیا، Infleqtion حضوری در آسیا و اقیانوسیه در دانشگاه فناوری سوئینبرن ایجاد کرده است و با ارتش استرالیا و صنعت استرالیا بر روی محاسبات کوانتومی قابل اعتماد کار کرده است. یکی از همکاری‌های شرکت کوانتومی استرالیایی دیراق، توابع فیزیکی غیرقابل کلون کوانتومی را مورد بررسی قرار داد تا به تأیید هویت و یکپارچگی رایانه‌های کوانتومی با دسترسی از راه دور کمک کند.

ما همچنین در حال تعامل با رهبران استرالیایی در مورد استفاده آینده از محاسبات کوانتومی در انرژی و زیرساخت هستیم. این رویکرد مبتنی بر برنامه ضروری است: برنامه های متحد باید با مشکلات بعدی شروع شوند و به طور مشترک سخت افزار، نرم افزار و منابع کلاسیک مورد نیاز برای رسیدگی به آنها را تعیین کنند. این مشارکت ها استعدادها، امکانات، محیط های آزمون و برنامه های کاربردی موجود در ایالات متحده را گسترش می دهند. اتحادهای ما صرفا روابط دیپلماتیک نیستند. آنها یک مزیت فناوری عملی هستند. دامنه و مقیاس رقابت محاسبات کوانتومی ایالات متحده و چین را تجزیه و تحلیل کنید.

رقابت کوانتومی ایالات متحده و چین یک مسابقه واحد نیست. این شامل معماری محاسباتی، قابلیت اطمینان منطقی، نرم افزار، فوتونیک، تولید، استعداد، زنجیره تامین، ادغام مرکز داده و برنامه های کاربردی است. چین می تواند منابع دولتی قابل توجهی را پشت برنامه های ملی انتخاب شده متمرکز کند. ایالات متحده از طریق یک سیستم توزیع‌شده‌تر از شرکت‌ها، دانشگاه‌ها، آزمایشگاه‌های فدرال، سرمایه خصوصی و شرکای بین‌المللی عمل می‌کند. این تنوع از چندین مسیر فنی پشتیبانی می کند در حالی که فشار قوی برای نشان دادن نتایج عملی ایجاد می کند.

Infleqion نشان دهنده قدرت مدل آمریکایی است. ما در حال پیشرفت یک پلتفرم اتم خنثی یکپارچه عمودی هستیم و در عین حال از نقاط عطف تحقیقاتی به سیستم‌های مستقر و مراکز کاربردی گسترش می‌دهیم. فناوری ما در نهادهای ملی عملیاتی است و تیم‌های ما با دولت و صنعت در زمینه انرژی، مواد، هوش مصنوعی و اکتشافات علمی کار می‌کنند. ما یک سیستم 100 کیوبیت فیزیکی را به مرکز ملی محاسبات کوانتومی بریتانیا تحویل داده‌ایم، یک سیستم مقاوم در برابر خطا را برای ایلینویز اعلام کرده‌ایم، مرکز نوآوری کوانتومی شیکاگو را افتتاح کرده‌ایم، و انگلستان خود را گسترش داده‌ایم.

حضور مهندسی و تولید اینها نشانه‌هایی از توسعه زیرساخت‌های صنعتی در مقیاس هستند - نه صرفا تولید آزمایش‌های فردی. رقابت با اجرای پایدار تعیین می شود: چه کسی می تواند سیستم های منطقی قابل اعتماد بسازد، سربار منابع را کاهش دهد، آنها را بسازد، آنها را به ابررایانه های کلاسیک متصل کند و مشکلات بعدی را حل کند. ایالات متحده یک شبکه نوآوری قدرتمند دارد و Infleqtion به سرعت در حال تبدیل این مزیت به قابلیت عملیاتی است. تحولات فناوری محاسبات کوانتومی چین را بررسی کنید.

چین پیشرفت قابل‌اعتباری در محاسبات کوانتومی ابررسانا و فوتونیک نشان داده است که توسط برنامه‌های متمرکزی که بین دانشگاه‌ها، آزمایشگاه‌های ملی و شرکت‌های مرتبط با دولت هماهنگ هستند، پشتیبانی می‌شود. به طور خاص، دانشگاه علم و صنعت چین، پردازنده ابررسانا Zuchongzhi 3.0 و سیستم فوتونیک Jiuzhang 4.0 اکنون به نتایج برجسته جهانی دست یافته اند.

این‌ها از نظر فنی نمایش‌های قابل‌توجهی هستند، اما سؤالات مهم‌تر مربوط به نرخ خطای منطقی، عمق مدار قابل برنامه‌ریزی، عملکرد برنامه، در دسترس بودن سیستم و منابع مورد نیاز برای عملکرد بهتر از بهترین جایگزین کلاسیک است. شایان ذکر است، نتایج پیشرو چین در محاسبات کوانتومی اتم خنثی، پیشرفت‌های این کشور در ایالات متحده را با تأخیر مواجه کرده است، اگرچه تلاش‌های چین در سال گذشته شتاب‌های اخیر داشته است. چین همچنین در حال ساخت تجهیزات الکترونیکی کنترل داخلی، پلتفرم های ابری، نرم افزار و ظرفیت صنعتی است.

چارچوب برنامه ریزی 2026-2030 آن، فناوری کوانتومی را به عنوان یک زمینه استراتژیک نوظهور در نظر می گیرد، بنابراین ایالات متحده باید منتظر پیشرفت مداوم باشد. پاسخ مناسب شتاب منظم است. ما باید دستاوردهای چین را به دقت اندازه گیری کنیم و در عین حال روی قابلیت هایی که مزیت عملی را تعیین می کند سرمایه گذاری کنیم: کیوبیت های منطقی، تصحیح خطای کارآمد، نرم افزار سخت افزاری آگاه، ساخت پیشرفته و استقرار برنامه. اینها مناطقی هستند که Infleqtion نقشه راه محاسباتی خود را در آن متمرکز کرده است. ارزیابی نحوه ادغام فناوری محاسبات کوانتومی در ایالات متحده

امنیت ملی و سیستم های دفاعی و پیامدهای آن برای مسابقه فناوری ایالات متحده و چین کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ هنوز در سیستم های دفاعی عملیاتی تعبیه نشده اند. یکپارچه‌سازی کنونی از طریق برنامه‌های تحقیقاتی، اعتبارسنجی فنی مستقل، زیرساخت‌های محاسباتی ترکیبی و توسعه برنامه‌های کاربردی مرتبط با مأموریت انجام می‌شود. یک مثال، برنامه HARQ دارپا است که سیستم‌های ناهمگنی را که پردازنده‌های کوانتومی مختلف را با منابع کلاسیک ترکیب می‌کنند، بررسی می‌کند.

برای پاسخگویی به این تقاضا، Infleqtion در حال توسعه Multistaq است، یک لایه نرم افزاری که برای کامپایل و هماهنگ کردن بارهای کاری در چندین فناوری کیوبیت طراحی شده است. Infleqtion همچنین از سه پروژه ماموریت پیدایش وزارت انرژی که شامل مدارهای کوانتومی بهینه شده با هوش مصنوعی برای کاربردهای هسته ای، تحقیقات همجوشی و سنجش اتمی قابل استقرار است، پشتیبانی می کند. سیستم برنامه ریزی شده ما در ایلینوی یک QPU اتم خنثی را با زیرساخت GPU Nvidia متصل می کند و یک محیط آزمایشی برای گردش کار کوانتومی کلاسیک و تصحیح خطای بلادرنگ فراهم می کند.

مرکز مرتبط شیکاگو در ابتدا بر مشکلات شبکه انرژی و بهینه‌سازی هسته‌ای با پیامدهای مستقیم برای انعطاف‌پذیری ملی متمرکز است. سنجش کوانتومی و زمان‌بندی به استقرار میدانی نزدیک‌تر از محاسبات تحمل‌پذیر خطا هستند. کار Infleqtion در ناوبری مستقل از GPS، آگاهی از طیف، زمان‌بندی دقیق، سنجش گرانش، و سیستم‌های فضایی به شرکت تجربه عملیاتی با مأموریت‌های دولتی را می‌دهد و در عین حال پایه‌های فوتونیک، کنترل‌ها، نرم‌افزار و تولید مشترک را در پشت رایانه‌هایمان تقویت می‌کند.

برای رقابت ایالات متحده و چین، هدف باید روشن باشد: انتقال محاسبات کوانتومی از پتانسیل علمی به زیرساخت ملی قابل اعتماد. Infleqtion با ترکیب پیشرفت فنی، سیستم‌های مستقر، توسعه برنامه‌های کاربردی و مشارکت‌های متحد در یک پلت فرم مقیاس پذیر اتم خنثی به ایالات متحده کمک می‌کند تا این کار را انجام دهد.