Imec ja australialainen Diraq ovat saavuttaneet merkittävän virstanpylvään kvanttilaskennan kehityksessä. Tutkijat onnistuivat valmistamaan piipohjaisia kvanttipistekubitteja teollisilla mikropiiriteknologioilla huoneenlämmössä, samoissa puhdastiloissa ja samoilla tuotantolinjoilla kuin tavallisia prosessoreita.
Tämä on mullistavaa, sillä aiemmin kvanttiprosessoreita on valmistettu lähinnä tutkimuslaboratorioiden pienimuotoisissa olosuhteissa, joissa parhaat yksilöt on valittu käsin. Nyt satunnaisesti valitut, 300 mm piikiekoilla valmistetut kubitit saavuttivat yli 99 % fideliteetin eli kvanttioperaatio on hyvin lähellä ideaalia. 99 prosenttia tarkoittaa riittävää tarkkuutta sille, että kvanttivirheenkorjaus onnistuu.
Itse kvanttiprosessorit vaativat edelleen käytössä äärimmäisen matalat lämpötilat (millikelvinejä), mutta valmistus huoneenlämmössä teollisessa mittakaavassa mahdollistaa ensi kertaa realistisen polun kohti miljoonien kubittien kvanttikoneita.
Diraqin toimitusjohtaja Andrew Dzurakin mukaan tämä osoittaa, että kvanttiprosessoreita voidaan tuottaa samalla tavoin kuin nykypäivän mikroprosessoreita. - Tämä avaa kustannustehokkaan tien kohti hyötyasteen saavuttavia kvanttitietokoneita.
Tarjolla leegio eri tekniikoita
Kvanttitietokoneiden prosessoreja voidaan suunnitella usealla eri tekniikalla piipohjaisten kvanttipistekubittien lisäksi. Suprajohtavat kubitit ovat kentän kypsin teknologia. IBM, Google ja muut ovat jo rakentaneet satojen kubittien prototyyppejä, joissa kubitteja ohjataan mikroaalloilla suprajohtavissa piireissä. Niiden etu on valmiit työkalut ja laaja ekosysteemi, mutta kubitit ovat suuria ja koherenssiajat lyhyitä, mikä rajoittaa skaalausta. Tähän ryhmnään kuuluu myös suomalainen IQM.
Ioniloukkukubitit käyttävät yksittäisiä ioneja, joita ohjataan lasereilla. Ne tarjoavat erittäin pitkiä koherenssiaikoja ja korkeaa tarkkuutta, mutta laskenta on hidasta ja järjestelmien rakentaminen suureksi on vaikeaa. Fotoniikkakubitit perustuvat puolestaan valon kvanttitiloihin. Ne toimivat huoneenlämmössä ja sopivat hyvin kvanttiliikenteeseen, mutta fotonien välinen vuorovaikutus on haastavaa. Neutraalit atomit puolestaan mahdollistavat satojen kubittien hallinnan Rydbergin tilojen avulla, mutta teknologia on vielä alkuvaiheessa.
Topologiset kubitit ovat tulevaisuuden lupaus: ne voisivat olla luontaisesti virheenkestäviä, mikä poistaisi suuren osan virheenkorjauksen tarpeesta. Toistaiseksi kyse on kuitenkin lähinnä teoriasta ja varhaisista kokeista, ja vain Microsoft ajaa sitä aktiivisesti.
Kun suurteholaskennan (HPC) työkuormat monimutkaistuvat, generatiivinen tekoäly sulautuu yhä tiiviimmin moderneihin järjestelmiin ja lisää kehittyneiden muistiratkaisujen tarvetta. Vastatakseen näihin muuttuviin vaatimuksiin ala kehittää uuden sukupolven muistiarkkitehtuureja, jotka maksimoivat kaistanleveyden, minimoivat latenssin ja parantavat energiatehokkuutta.
