Den kompakte kvantecomputer passer ind i to 19-tommer serverstativ.
Universitetet i Innsbruck
Kvantecomputere kræver stadig store, dedikerede lokaler og komplekse installationer, men nu har forskere i et nyt skridt mod at bringe teknologien ud af laboratoriet designet en prototype kvantecomputer, der er kompakt nok til at passe i almindelige datacenterstativ.
Som en del af et EU-finansieret projekt kaldet AQTION, oprettede en gruppe forskere fra universitetet i Innsbruck i Østrig med succes en fuldt funktionel ionfældekvantumcomputer i to 19-tommer serverstativ, som typisk findes i datacentre rundt om i verden. Enheden kræver kun et enkelt vægmonteret strømstik og er ellers uafhængig.
Prototypen er en spændende udvikling i en industri, der hovedsagelig er afhængig af laboratoriebaserede implementeringer, hvor kvantecomputere kun kan styres takket være specialbygget infrastruktur. At udvikle et set-up, der er mere tilgængeligt, er derfor nøglen til at udvide rækkevidden af teknologien.
Dette er grunden til, at EU for nylig lancerede AQTION, et projekt på 10 millioner euro, der har til formål at skabe en kompakt kvantecomputer med ion-fælde, der lever op til industristandarder uden at have brug for et ultra-stabilt laboratoriemiljø til drift.
“Vores kvantebaserede eksperimenter fylder normalt 30- til 50 kvadratmeter laboratorier,” siger Thomas Monz, AQTION-projektkoordinator. “Vi var nu på udkig efter at tilpasse de teknologier, der er udviklet her i Innsbruck, i det mindste mulige rum, mens vi lever op til standarder, der almindeligvis anvendes i industrien.”
Den nye enhed, sagde forskergruppen, viser at kvantecomputere snart vil være klar til brug i datacentre.
Forskerne brugte ioner, som er enkeltladede atomer, som qubits. Kvanteinformation er kodet i ionernes elektroniske tilstand, og operationer udføres med laserimpulser, der ændrer og styrer partiklernes tilstand.
Mens tilgangen adskiller sig fra de velkendte superledende qubits, der bruges af IBM og Google i deres kvantecomputere, vinder ionfældningsenheder opmærksomhed i branchen. Honeywell fik for eksempel sin kvantedebut sidste år med fanget ion-teknologi.
For at få plads i et par 19-tommer stativer måtte hver enkelt byggesten i AQTIONs kvantecomputer nedskæres fra ionfældeprocessoren til vakuumkammeret. Den største udfordring var derfor at sikre, at enheden ikke kompromitterede med ydeevnen – men forskerne er sikre på, at deres prototype allerede leverer lovende resultater.
Selv uden for det kontrollerede miljø, der kan opnås i et laboratorium, var enheden stabil nok til at fungere uden afbrydelse fra eksterne forstyrrelser, og fysikerne var i stand til individuelt at styre og vikle op til 24 ioner. Målinger viste, at systemets ydeevne og fejlprocent var på niveau med laboratoriebaserede implementeringer.
“Vi var i stand til at vise, at kompakthed ikke behøver at gå på bekostning af funktionalitet,” sagde Christian Marciniak, forsker ved universitetet i Innsbruck.
Til næste år forventer holdet at oprette en enhed med op til 50 individuelt kontrollerbare qubits.
For nu vil prototypens hardware- og softwarefunktioner dog blive yderligere opgraderet, før den gøres tilgængelig online. Forskere vil få adgang til enheden over skyen for at teste kvantealgoritmer på et hardware-agnostisk kvanteberegningssprog.
Relaterede emner:
Datacentre 