DoE به دنبال کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا ... تا سال 2028

وزارت انرژی ایالات متحده امیدوار است که بتواند چیزی را که هنوز کسی متوجه نشده است، تحریک کند: یک کامپیوتر کوانتومی با قابلیت تحمل خطا و علمی مرتبط، و این کار را در عرض چند سال با بودجه نسبتا کمی از قبل فدرال انجام دهد. DoE مسابقه Quantum Genesis Q خود را اعلام کرد، ابتکاری که در درخواست برای برنامه های کاربردی در سایت فرصت این برنامه اعلام کرد با هدف تولید یک کامپیوتر کوانتومی (SRQC) نسل اول با تحمل خطا و علمی مرتبط تا سال 2028 است.

اگر به خودی خود یک هدف عالی به نظر می رسد، آن هدف زمانی بلندتر می شود که متوجه شوید وزارت انرژی قصد دارد چه نوع کمک های تحقیقاتی را اعطا کند. این وزارتخانه پیش‌بینی می‌کند تا 215 میلیون دلار بودجه برای این برنامه، مشروط به تخصیص اعتبارات کنگره، با این پول که به نقاط عطف مرتبط است، نه اینکه صرفا از قبل توزیع شود. حداکثر 10 برنده انتخاب خواهند شد که هر کدام در مرحله اول مسابقه تا سقف 1.5 میلیون دلار واجد شرایط هستند.

تمام آن به جز 250000 دلار تا زمانی که برندگان جوایز یک نمونه اولیه معتبر را در حدود یک سال پس از مسابقه تحویل دهند، به تعویق می‌افتد، به این معنی که کسانی که طرح‌های تأیید و اعتبارسنجی آنها توسط وزارت انرژی تأیید شده است، قبل از تحویل نمونه اولیه، فقط 250،000 دلار بودجه اولیه خواهند داشت. کسانی که موفق به ارائه یک نمونه اولیه معتبر می شوند، واجد شرایط رفتن به مرحله بعدی خواهند بود، جایی که شرکت کنندگان می توانند یک استخر تشویقی 100 میلیون دلاری در پیشنهاد خود برای ساخت نسل اول SRQC تا پاییز 2028 به اشتراک بگذارند.

معیار مصور DoE برای نمونه اولیه حداقل 10 کیوبیت منطقی (بیت های کوانتومی) با قابلیت انجام عملیات سخت 10³ را می طلبد. برای SRQC نسل اول، معیار مصور DoE به حداقل 100 کیوبیت منطقی می رسد که قادر به انجام 105 عملیات سخت با تحمل خطا است. مرا با موشک کاغذی به ماه کوانتومی بفرست. DoE چیزهای زیادی می‌خواهد، و به نهادهای خصوصی که امیدوار است چیزهای زیادی را برای انجام خواسته‌هایش جلب کند، نمی‌دهد. برای کسانی که فکر می کنند سیستم های کوانتومی با تعداد کیوبیت های خام بیشتر قبلا ساخته شده اند، این درست است.

محققان Caltech سال گذشته آرایه ای از 6100 کیوبیت را نشان دادند. با این حال، این کیوبیت‌های فیزیکی هستند، در حالی که اهداف DoE با اهداف منطقی اندازه‌گیری می‌شوند. کیوبیت های منطقی راه حلی برای گرایش کامپیوترهای کوانتومی به خطا هستند زیرا کیوبیت ها فوق العاده شکننده هستند. نور، صدا، تغییرات دما و حتی فعالیت سایر کیوبیت ها همگی می توانند باعث شکسته شدن آنها شوند و خطاهایی را به کامپیوترهای کوانتومی وارد کنند. کیوبیت های منطقی قرار است با گروه بندی دسته ای از کیوبیت های فیزیکی در یک سیستم واحد که می تواند خطاها را تصحیح کند، این مشکلات را حل کند.

در حال حاضر، محققان تکنیک‌ها و سیستم‌های مقاوم در برابر خطا را با استفاده از کیوبیت‌های منطقی نشان داده‌اند، اما هیچ‌کس هنوز یک ماشین تحمل‌پذیر خطا در مقیاس و توانایی علمی که DoE هدف قرار می‌دهد، ساخته نیست. QuEra و همکاران تحقیقاتی آن معماری را با استفاده از حداکثر 96 کیوبیت منطقی نشان داده‌اند - بسیار فراتر از نمونه اولیه نمونه 10 کیوبیت منطقی DoE و فقط از 100 کیوبیت منطقی پیش‌بینی‌شده برای SRQC نسل اول خود خجالت می‌کشند. QuEra همچنین قصد دارد تا سال 2028 سیستم Libra خود را با بیش از 256 کیوبیت منطقی و نرخ خطای منطقی 10-6 معرفی کند.

بر روی کاغذ، لیبرا را در همان محدوده عملکرد گسترده اهداف نسل اول DOE قرار می دهد، اگرچه معیارهای "عملیات سخت" DoE و نرخ خطای منطقی QuEra مستقیما قابل تعویض نیستند. با این طرح که از قبل در دست ساخت است، QuEra به نظر می رسد یک شرکت پذیرفتنی باشد، اگرچه نگفته است که کلاه خود را در رینگ پرتاب خواهد کرد. در هر صورت، DoE از شرکت‌کنندگان در مسابقه Quantum Genesis Q درخواست زیادی می‌کند، و اینکه آیا کل کار به یک ماشین کار می‌انجامد یا نه، حدس هر کسی است.

محاسبات کوانتومی قابل دوام تجاری یکی از آن چیزهایی است که همیشه چند سال گذشته به نظر می رسد، و تعیین ضرب الاجل بلندپروازانه دیگری توسط وزارت امور خارجه به این معنی نیست که صنعت به آن عمل خواهد کرد. ®