Inovație în Computerele Cuantice: Noua Tehnologie cu Ioni Captează Atenția Specialiștilor

Computerele cuantice reprezintă una dintre direcțiile cele mai promițătoare ale tehnologiei moderne, iar un nou progres în acest domeniu a fost anunțat recent de compania Quantinuum. Aceștia au dezvoltat o nouă versiune a hardware-ului lor bazat pe ioni capturați, care nu numai că mărește semnificativ numărul de qubiți, dar introduce și tehnologii inovatoare pentru gestionarea acestora.

Diferența principală a computerelor cuantice bazate pe ioni sau atomi stă în faptul că hardware-ul nu este fabricat în mod tradițional, ceea ce elimină variabilitatea dintre dispozitive. Fiecare atom este identic și ar trebui să se comporte în mod similar de fiecare dată. Mai mult, qubiții pot fi mișcați, permițând teoretic încrucișarea oricărui atom sau ion cu oricare altul din sistem, oferind o flexibilitate mare în implementarea algoritmilor și corecția erorilor.

Performanța consistentă și de înaltă fidelitate, combinată cu conectivitatea completă, au condus la multe demonstrații importante ale capacității de calcul cuantic pe hardware cu ioni capturați. Cu toate acestea, numărul relativ scăzut de qubiți a limitat aceste tehnologii, dar noul dispozitiv al companiei Quantinuum schimbă această situație.

Atât computerele cu atomi neutri, cât și cele cu ioni capturați stochează qubiții în spinul nucleului, acesta fiind parțial protejat de mediul înconjurător datorită norului de electroni. Atomii neutri sunt menținuți în poziție prin rețele de lasere, în timp ce ionii capturați sunt manipulați prin control electromagnetic bazat pe încărcătura ionului. Aceasta înseamnă că componentele cheie ale hardware-ului pot fi create folosind tehnologii electronice standard, deși laserele sunt încă necesare pentru manipulări și citire.

Deși componentele electronice sunt statice, ele pot fi utilizate pentru a mișca ionii. Astfel, oricare doi ioni pot fi aduși în proximitate și încrucișați, dacă traseele pe care se pot deplasa ionii permit acest lucru. Această conectivitate totală poate eficientiza implementarea algoritmilor direct pe qubiții hardware sau utilizarea codurilor de corectare a erorilor care necesită o geometrie complicată de conexiuni.

Cu toate acestea, configurarea traseelor astfel încât oricare doi qubiți să poată fi alăturați devine din ce în ce mai complicată. Mișcarea ionilor este un proces relativ încet, iar aducerea frecventă a doi ioni de la capetele opuse ale unui cip poate afecta timpul de coerență al qubiților. Pe termen lung, Quantinuum plănuiește să construiască cipuri cu o grilă pătrată, similară cu planurile stradale ale multor orașe. Totuși, acest lucru va necesita o stăpânire a controlului fluxului de ioni prin intersecții de patru căi.

Noul cip, numit Helios, include o intersecție unică care cuprinde două zone de stocare a ionilor, facilitând operațiuni pe măsură ce ionii se deplasează de la un capăt la altul al cipului, și vine cu un număr semnificativ mai mare de qubiți.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România