A kanadai Xanadu 2022-ben elérte a kvantumelsőbbséget Borealis nevű kvantumszámítógépével, ami 216 kvantumbittel dolgozott, és mindössze 36 μs alatt kiszámította a betáplált bozon-mintavételezési feladatot, amit a becslések szerint egy szuperszámítógépnek, a rendelkezésre álló leghatékonyabb algoritmusok alkalmazásával is akár 9000 évig tartott volna elvégezni. A cég a fotonokat használó Borealis és a szintén fotonokon alapuló X8 rendszer technológiájának továbbfejlesztésével elkészítette az Aurorát, ami egészen új utakat nyithat meg a fotonikus kvantumszámítógépek területén.

A Xanadu elmondása szerint a számítógép képviseli az első olyan példányt a fotonikus számítógépek terén, ami méretezhető, vagyis akár több millió qubitos rendszerré lehet bővíteni. Elméletileg. Az Aurora jelenlegi formájában még sokkal kisebb: 12 kvantumbittel dolgozik, 35 fotonikus chip alkotja, és 13 kilométernyi optikai kábel köti össze a hálózat különböző egységeit. A kvantumszámítógépet négy moduláris, független szerver rack tartalmazza, de a cég elképzelése szerint bármikor lehetne egy olyan változatot készíteni, ami akár több ezer szerver rackből áll, és sokkal nagyobb kapacitású a mostani verziónál.

“Két nagy kihívás maradt az ipar előtt: az egyik a kvantumszámítógépek teljesítményének javítása (hibajavítással és a hibatűréssel), a másik a skálázhatóság (hálózatba kapcsolás).”

- mondta el Christian Weedbrook, a Xanadu vezérigazgatója, aki szerint a cég ez utóbbi akadályt elgördítette az útból, de egyelőre a millió qubitos rendszer létrehozása csak elméleti lehetőséget jelent, mivel előbb még a hibajavítás problémáján kell dolgozni a megfelelő működés érdekében.

Az Aurora mindenesetre az első olyan fotonikus kvantumszámítógép, ami moduláris, hálózatba kapcsolt és skálázható is, emellett fontos jellemzője egy tulajdonság, ami a fotonikus rendszerek nagy előnyét jelenti, vagyis az, hogy a legtöbb egysége szobahőmérsékleten üzemeltethető, nem igényel kriogenius hűtést, ami a más típusú (nem fotonikus) kvantumszámítógépeket rendkívül bonyolulttá teszi.

“A fotonika a legígéretesebb platform a kvantumszámítás terén, mivel elérhető a chip integráció a tömeggyártott modulok számára, optikai szálak a hálózat létrehozásához és a szobahőmérsékletű működés a legtöbb komponens számára.” - magyarázzák az Aurorát bemutató tanulmány szerzői.

Fotonikus, azaz fénnyel működő chipek, processzorok már korábban is bizonyították a hatékonyságukat számítógépek részeként: a villámgyors számításokat lehetővé tévő eszközöket többek között mesterséges intelligencia rendszerek betanításához használják, illetve fotonikus segédprocesszor került 2021-ben a Jean Zay szuperszámítógépbe is.

(Fotó: Xanadu)

A kvantumszámítógépek olyan dolgokra lesznek képesek, amire a klasszikus komputerek soha - de lassan jön el az idejük Akár évtizedeket is várni kell, mielőtt a kvantumszámítógépek valóban hasznos segítőtárssá válhatnak, de létezik olyan felhasználási terület, ami különösen ígéretes a kvantumrendszerek szempontjából. A kvantumszámítógépek jelentőségéről Thomas Strohmmal, a Bosch Research kvantumtechnológiákért felelős vezető szakértőjével beszélgettünk.