Der Umfang von Quantencomputern wächst schnell. Im Jahr 2022 Den Spitzenplatz belegte IBM mit seinem 433-Qubit-Osprey-Chip. Gestern, Atom Computing angekündigt Sie haben IBM mit einem 1,180-Qubit-Quantencomputer mit neutralen Atomen übertroffen.

Die neue Maschine läuft auf einem winzigen Gitter aus Atomen, die in einer Vakuumkammer an Ort und Stelle gehalten und von Lasern manipuliert werden. Der erste 100-Qubit-Prototyp des Unternehmens war ein 10 x 10 großes Gitter aus Strontiumatomen. Das neue System ist ein 35 x 35 großes Gitter aus Ytterbiumatomen (siehe oben). (Die Maschine bietet Platz für 1,225 Atome, aber Atom hat bisher Tests mit 1,180 durchgeführt.)

Quantencomputing-Forscher arbeiten an einer Reihe von Qubits – dem Quantenäquivalent von Bits, die in herkömmlichen Computern durch Transistoren dargestellt werden – darunter unter anderem winzige supraleitende Drahtschleifen (Google und IBM), eingefangene Ionen (IonQ) und Photonen. Aber Atom Computing und andere Unternehmen wie QuEra glauben, dass neutrale Atome – also Atome ohne elektrische Ladung – ein größeres Skalierungspotenzial haben.

Dies liegt daran, dass neutrale Atome ihren Quantenzustand länger beibehalten können und sie von Natur aus häufig vorkommen und identisch sind. Supraleitende Qubits sind anfälliger für Rauschen und Herstellungsfehler. Neutrale Atome können auch dichter im gleichen Raum gepackt werden, da sie keine Ladung haben, die ihre Nachbarn stören könnte, und drahtlos gesteuert werden können. Und neutrale Atome ermöglichen einen Aufbau bei Raumtemperatur, im Gegensatz zu den Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, die andere Quantencomputer erfordern.

Das Unternehmen könnte etwas auf der Spur sein. Sie haben nun die Anzahl der Qubits in ihrer Maschine in nur zwei Jahren um eine Größenordnung erhöht und glauben, dass sie noch weiter gehen können. In einem Video wird die Technik erklärtRob Hays, CEO von Atom, sagt, sie sehen „einen Weg zur Skalierung auf Millionen von Qubits in weniger als einem Kubikzentimeter“.

„Wir glauben, dass die Menge an Herausforderungen, denen wir uns stellen mussten, um von 100 auf 1,000 zu kommen, wahrscheinlich deutlich größer ist als die Menge an Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen, wenn wir zu dem gehen, was wir als nächstes erreichen wollen – 10,000, 100,000“, sagt Atom-Mitbegründer und CTO Ben Bloom sagte Ars Technica.

Aber Größe ist nicht alles.

Quantencomputer sind äußerst wählerisch. Qubits können durch Streumagnetfelder oder Gasteilchen aus Quantenzuständen geworfen werden. Je häufiger dies geschieht, desto weniger zuverlässig sind die Berechnungen. Während der Skalierung vor einigen Jahren viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde, hat sich der Schwerpunkt auf die Fehlerkorrektur im Dienste der Skalierung verlagert. Tatsächlich ist der neue Computer von Atom Computing größer, aber nicht unbedingt leistungsstärker. Das Ganze lässt sich zum Beispiel noch nicht für eine einzelne Berechnung nutzen, da sich mit steigender Qubit-Anzahl Fehler anhäufen.

In letzter Zeit hat es an dieser Front jedoch Bewegung gegeben. Anfang dieses Jahres demonstrierte das Unternehmen dies Möglichkeit, während der Berechnung auf Fehler zu prüfen und möglicherweise diese Fehler beheben, ohne die Berechnung selbst zu stören. Außerdem müssen sie Fehler insgesamt auf ein Minimum beschränken, indem sie die Genauigkeit ihrer Qubits erhöhen. RAktuelle Papiere, jeweils zeigt ermutigende Fortschritte in fehlerarme Ansätze dem Quantencomputing mit neutralen Atomen neues Leben einhauchen. Die Reduzierung von Fehlern kann teilweise ein technisches Problem sein, das durch bessere Ausrüstung und Design gelöst werden kann.

„Die Sache, die neutrale Atome bis zur Veröffentlichung dieser Arbeiten zurückgehalten hat, waren einfach die klassischen Dinge, die wir zur Kontrolle der neutralen Atome verwenden“, sagte Bloom. „Und das hat im Wesentlichen gezeigt, dass man, wenn man an den klassischen Dingen arbeiten kann – mit Ingenieurbüros, mit Laserherstellern zusammenarbeiten (was wir tun) – den ganzen Lärm tatsächlich eindämmen kann. Und jetzt steht plötzlich dieses unglaublich, unglaublich reine Quantensystem da.“

Zusätzlich zur Fehlerkorrektur in Quantencomputern mit neutralen Atomen, IBM gab dieses Jahr bekannt, dass sie Fehlerkorrekturcodes für Quantencomputer entwickelt haben Dies könnte die Anzahl der benötigten Qubits um eine Größenordnung reduzieren.

Dennoch werden selbst mit Fehlerkorrektur große, fehlertolerante Quantencomputer Hunderttausende oder Millionen physikalischer Qubits benötigen. Und es gibt auch andere Herausforderungen – etwa wie lange es dauert, immer mehr Atome zu bewegen und zu verschränken. Um diese Herausforderungen besser zu verstehen und an deren Lösung zu arbeiten, strebt Atom Computing gleichzeitig nach Skalierung und Fehlerkorrektur.

In der Zwischenzeit kann die neue Maschine bei kleineren Problemen eingesetzt werden. Bloom sagte, wenn ein Kunde daran interessiert sei, einen 50-Qubit-Algorithmus auszuführen – das Unternehmen möchte den Computer im nächsten Jahr seinen Partnern anbieten –, würde er ihn mehrmals auf dem gesamten Computer ausführen, um schneller zu einer zuverlässigen Antwort zu gelangen.

In einer Branche mit Giganten wie Google und IBM ist es beeindruckend, dass ein Startup seine Maschinen so schnell skaliert hat. Aber die 1,000-Qubit-Marke von Atom Computing wird wahrscheinlich nicht lange auf sich warten lassen. IBM ist plant die Fertigstellung seines 1,121-Qubit-Condor-Chips später in diesem Jahr. Das Unternehmen verfolgt außerdem einen modularen Ansatz – ähnlich wie bei den in Laptops und Telefonen üblichen Multi-Chip-Prozessoren –, bei dem die Skalierung durch die Verbindung vieler kleinerer Chips erreicht wird.

Wir sind immer noch in der Entstehungsstadien des Quantencomputings. Die Maschinen sind für Forschung und Experimente nützlich, aber nicht für praktische Probleme. Es ist ermutigend, dass mehrere Ansätze Fortschritte bei der Skalierung und Fehlerkorrektur erzielen – zwei der großen Herausforderungen auf diesem Gebiet. Wenn diese Dynamik in den kommenden Jahren anhält, könnte eine dieser Maschinen endlich das erste nützliche Problem lösen, das kein herkömmlicher Computer jemals lösen könnte.

Bildquelle: Atom Computing

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://singularityhub.com/2023/10/25/atom-computing-says-new-quantum-computer-is-first-to-hit-1000-qubits/