Ampliar / El futuro de la informática es … ¿un gran tanque de metal? Si se Resulta que solo hay un chico con una computadora portátil haciendo Google búsquedas, voy a estar muy decepcionado. John Timmer
YORKTOWN HEIGHTS, NY: estoy en una habitación con un futuro posible para informática. La computadora en sí está completamente sin imponer, mirando como un tanque de metal suspendido del techo. Lo que hace un la impresión es el ruido, un ping metálico regular que domina el habitación. Es el sonido de un sistema de enfriamiento diseñado para llevar hardware al borde del cero absoluto. Y el hardware que se enfría no es un chip estándar Es la versión de IBM de la computación cuántica.
En 2016, IBM hizo mucho ruido cuando invitó al público a pruebe una iteración temprana de su computadora cuántica, alojando solo cinco qubits: muy pocos qubits para hacer cálculos serios, pero más que suficiente para que las personas adquieran experiencia en el mundo real con programación sobre la nueva tecnología. En medio de un rápido progreso, IBM instaló más tanques en su sala de computación cuántica y agregó nuevos procesadores como estaban listos. A medida que la compañía aumentó el número de qubits a 20, anunció de manera optimista que el hardware de 50 qubit estaba en camino.
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Durante nuestra reciente visita al Centro de Investigación Thomas Watson de IBM, los investigadores de la compañía fueron mucho más circunspectos, siendo claros no estaban haciendo promesas y ese hardware de 50 qubit es solo un peldaño hacia el futuro de la computación cuántica. Pero hicieron el caso de que IBM estaba bien posicionada para ser parte de ese futuro, en en parte debido al ecosistema que la compañía está construyendo alrededor Estos primeros esfuerzos.
Building blocks to chips
Para sus qubits, IBM utiliza cables superconductores vinculados a un resonador, todo construido sobre una oblea de silicio. El alambre y la oblea dejar que la compañía aproveche su experiencia en la construcción de circuitos, pero en En este caso, el cable es una mezcla de niobio y aluminio, lo que permite Superconducir a temperaturas extremadamente bajas. Jerry Chow, quien nos mostró la sala de pruebas de hardware, dice que la compañía es todavía experimentando con los detalles de cómo mejorar sus qubits, probar diferentes formulaciones y geometrías individualmente o en pares.
El resonador es sensible a las frecuencias de microondas, lo que permite cada qubit individual se establecerá o leerá utilizando un microondas legumbres. Cada chip contiene elementos ópticos que toman externos entrada de microondas y dirigirlo a qubits individuales. No hay nada especial sobre las propias microondas, por lo que se crea la entrada utilizando ópticas estándar. El único desafío es obtener la entrada al chip, en lo profundo de su tanque refrigerado por helio líquido. El hardware para hacerlo no solo tiene que soportar las temperaturas extremadamente frías sino sobrevivir siendo calentado de nuevo a temperatura ambiente. (Aunque, una vez que es enfriado, el hardware puede funcionar indefinidamente sin reemplazo.)
La computación cuántica depende del enredo entre estos qubits. Chow le dijo a Ars que, para enredar cualquiera de estos qubits, puedes confiar en el hecho de que tienen una resonancia ligeramente diferente frecuencias Si se dirige a cada miembro de un par de qubits utilizando el frecuencia de resonancia de su compañero, entonces es posible enredar ellos. Las colecciones de pares se pueden enredar en un orden superior sistemas enredados. Los qubits permanecen coherentes durante 100 microsegundos. a la vez, pero el enredo de un par de qubit se puede hacer en unos 10 nanosegundos Chow dijo que enredar un chip actualmente toma un pocos microsegundos, lo que permite suficiente tiempo para preparar todo sistema y realizar cálculos.
Si todo esto es sencillo, ¿por qué no hemos visto ya? el chip de 50 qubit?
Al igual que algunas de sus primeras PC, IBM encerró su computadora cuántica en beige. John Timmer
Parte del sistema de enfriamiento que normalmente está dentro de estos tanques. Eso usa helio líquido para bajar las temperaturas hasta casi el cero absoluto. JohnTimmer
Hay controles físicos externos para el enfriamiento, pero no el informática. John Timmer
Todo eso por esto? Una muestra de uno de los chips de computación cuántica. John Timmer
Sin su hardware de soporte de cobre, los chips de computación cuántica se parece a cualquier otro chip hecho en una oblea de silicio. JohnTimmer
El problema es que los qubits son extremadamente sensibles a ruido ambiental Puede ser ruido externo al dispositivo. (aunque el tanque de metal ayuda a proteger el chip de mucho de eso). Pero también puede provenir del interior: el sistema de enfriamiento, el microondas cableado y los componentes del chip pueden interactuar con Los qubits. Y cualquier tipo de interacción es desastrosa para cálculos
Eso significa cambiar cualquier cosa sobre la arquitectura del chip, incluso agregar un solo qubit, tiene el potencial de cambiar la frecuencia y tipo de errores cuando el chip está realizando cálculos. IBMrealiza un modelado extenso para tratar de limitar este problema antes de un chip está hecho, pero, hasta cierto punto, es un método empírico e iterativo proceso: use un chip y vea qué sucede. “Construyendo más qubits nos ayudará a identificar fuentes de ruido y diafonía “, dijo Perro chino.
Sarah Sheldon, una de las científicas que trabajaba, se hizo eco de eso. en los sistemas de microondas que controlan y leen los qubits. “Tenemos buenas herramientas para caracterizar componentes individuales pero no tienen medios eficientes para caracterizar dispositivos completos “, dijo Sheldon.” Como un sistema se hace más grande, nos enfrentamos a situaciones donde el control de un qubit puede causar errores en otros lugares “. Más tarde, agregó,” Nos acercamos el límite en el que no puede simular estos dispositivos de manera clásica: ¿cómo �Dices que está funcionando correctamente?
