Psiquantum, 2027 yılına kadar dünyanın en büyük kuantum bilgisayarı oluşturmayı nasıl planlıyor?

1 milyar dolarlık bir yatırımla Psiquantum, bugün var olandan çok daha büyük bir milyon kubit ile bir fotonik kuantum bilgisayarı inşa etmeyi planlıyor – ve firma sadece iki yıl içinde hazır olacağını söylüyor.

Önümdeki büyük bir masada, dünyanın en gelişmiş fotonik donanımlarından bazıları var, bu da yakında zamanımızın büyük teknolojik devrimlerinden birini yönlendirebilecek. Akıllı telefon büyüklüğünde devre kartlarına yerleştirilmiş dedektörler, filtreler ve fiber optik kablolarla bağlanan dedektörler, filtreler ve anahtarlarla birlikte, değerli mücevherlere benzeyen küçük mikroçipler görebiliyorum. Bunlar, sadece birkaç yıl içinde çalışır durumda olabilen devasa bir fotonik kuantum bilgisayarın temel bileşenleri-bana göre, daha çok ev Wi-Fi dişlimi oluşturan kablo ve kutuların karmakarışına benziyor.

Geçen yıla kadar radarın altında uçan bir kuantum bilgi işlem girişimi olan Psiquantum’dan Brisbane’deki Avustralya merkez ofisine geldim. Avustralya Federal Hükümeti ve Queensland Eyalet Hükümeti, firmaya 1 milyar dolarlık bir yatırım duyurduğunda – her yerde, herhangi bir hükümetin, özel bir kuantum bilgi işlem firmasında en büyük bahis. Peki Avustralya bu para için ne alacak? Psiquantum Avustralya’nın teknik direktörü Geoff Pryde açık. “Bu şeyi açtığımızda kuantum bilgi işlem dönemi başladığını düşünüyoruz.”

Bu, bir şirketin sadece kuantum bilgisayarını barındırması için bir tesisin inşasına başlayan büyük bir iddiadır, Brisbane Havaalanı yakınlarındaki 13 hektarlık bir alanda. Ancak Psiquantum’un neden Google, IBM ve kuantum bilgi işlem endüstrisindeki diğer büyük oyuncuları yenebileceğini düşündüğünü anlamak için, aldığı rotaya bakmaya yardımcı olur.

“Bu aynı yörünge değil,” diyor firmanın dört kurucu ortağı Terry Rudolph, efsanevi kuantum fizikçi Erwin Schrödinger’in torunu. “Amacınız bir gökdelenin tepesine ulaşmaksa, gerçekten büyük bir merdiven oluşturmak mantıklı olabilir. Bununla birlikte, hedefin ay olduğunu anladıktan sonra, kaç tane merdiven üst üste istiflediğiniz önemli değildir. Ne inşa ettiğimize bakarsanız, bir roket geliştiriyoruz ve şirketi kurduğumuzdan beri ay hedefimiz oldu. ”

Daha teknik olarak, Psiquantum, endüstrinin gürültülü orta ölçekli kuantum (NISQ) hesaplama dönemi olarak adlandırdığı şeye katılmaktan mazur gördü, bu sırada kilit oyuncuların 1000 kubit veya kuantum bitine sahip makineler inşa ettiği ve kuantum bitleri inşa etti. sınırlı pratik uygulamaya sahip. Bu NISQ dönemi bilgisayarlarının teknoloji harikası olduğu, ancak çok az pratik kullanıma sahip olduğu yaygın olarak düzenlenmektedir.

Sydney’deki New South Wales Üniversitesi’nden Andrea Morello, “Son birkaç yılda, NISQ’nun değer teklifinin başlangıçta düşünülenden çok daha az pembe olduğu oldukça açık hale geldi” diyor. “Bir NISQ cihazının klasik bir makinede yapılamayan gerçekleştirebileceği çok yararlı hesaplama yok.”

Bunun yerine, psiquantum, 2027’nin sonuna kadar bir milyon-kbit makinesine hızlı bir şekilde ölçeklendirmeyi planlıyor-bugün var olanlardan çok daha büyük. Her şey önümdeki donanımın karışıklığı ile başlıyor. Psiquantum, kendini tamamen fotonik kuantum hesaplamaya atmıştır, yani ışık parçacıklarını bilgisayarında kubit görevi görecek kuantum durumlarına, geleneksel bilgisayarlarda bulunan transistörlerin kaba eşdeğeri olarak manipüle etmek zorunda kalır.

Bu karşılaştırma uygundur, çünkü psiquantum, normal bilgisayar yongalarında bulunan çok sayıda küçük transistörü yapmak için kullanılan aynı yarı iletken imalat tekniklerini kullanıyor. Rudolph, “Psiquantum, gerekli tüm fotonik bileşenleri nano ölçekte minyatürleştirmeyi ve dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları oluşturmak için kullanılan aynı teknolojiyi kullanarak üretmeyi çalıştı” diyor Rudolph. “Bu tür yarı iletken mühendisliği, insanların şimdiye kadar icat ettiği milyar bileşenli makineler inşa etmek için tek yaklaşımdır.”

Psiquantum, fotonik yongalarını üretmek için ABD tabanlı çip üreticisi GlobalFoundries ile ortaklık kurdu. Bu bileşenlerden bazıları, değerli bir mücevher barındırıyor gibi görünen küçük bir siyah kasa da dahil olmak üzere önümdeki masanın üzerinde oturuyor. Aslında, psiquantum cihazındaki fotonların kontrolünü ve filtrelenmesini sağlamak için geliştirilen mikroçiplerin bir örneğidir.

Bu yaklaşım, hem çip üretiminde hem de kuantum ışık durumlarını manipüle etme konusunda onlarca yıllık deneyimlerden yararlanmayı amaçlamaktadır. Süper iletken malzemeler ve sıkışmış iyonlar da dahil olmak üzere bir kuantum bilgisayarın temeli olabilecek bir dizi farklı teknoloji vardır, ancak fotonikler bunlardan daha sağlam olabilir. Rudolph, “Mevcut büyük ölçekli, verimli, yüksek teknoloji endüstrisi yeteneği ve ışığın gürültü direncinin bu kombinasyonu, fotonikleri ilk yararlı kuantum bilgisayarı için güçlü bir aday haline getiriyor” diyor.

Bu yolun kolay olduğu anlamına gelmez. Psiquantum’dan Dylan Saunders, firmanın bir tarafta oda sıcaklığı ve diğer tarafta derin alanın sıcaklığı olan mikroçipler inşa etme zorluğunun üstesinden gelmek zorunda olduğunu söyledi. Bir başka önemli atılım, foton kaynağından istenmeyen ışığı engelleyebilen ancak kubbit fotonlarının geçmesine izin verebilecek filtreler başarıyla üreticiydi.

Saunders, “Bu istenmeyen ışığı 12 büyüklükte engellemeliyiz, ki bu çok fazla” diyor. “Bir benzetme, bir konferans tiyatrosunun bir ucunda bir nükleer patlamayı bırakmak ve patlamayı o kadar çok engellemek gibi bir şey, orada duruyorsanız sizinle konuştuğumu duyabiliyordun. Bunu bastırmamız gereken bu kadar. ”

Özellikle milyonlarca bileşenin entegrasyonunda ve fotonik kubitlerin optimizasyonunda hala birçok zorluk devam ediyor. Önümdeki bu küçük parçaların büyük bir ölçekte çoğaltılması gerekecek: psiquantum on binlerce fotonik yonga üretmeli ve bunları 1000 kilometreden fazla optik fiberle bağlamalıdır. Tamamlandığında, fotonik kuantum bilgisayarı, her şeyi serin tutmak için gereken kriyoplantı içeren 100.000 metrekarelik bir alanı kaplayacak.

Önümüzdeki göreve rağmen Pryde, ekibin şu anda olduğu yer ile 2027’de büyük açma arasında aşılmaz boşluklar olmadığını söylüyor. “Bu donanım resminde bazı mucizelerin gerçekleşmesi gereken bir anlam yok” diyor.

Aslında, Psiquantum, ilerlemesinden o kadar emindir ki, çok sayıda endüstri istemcisiyle çalışan kuantum yazılım programcılarından oluşan bir ekibe sahiptir ve Kuantum bilgisayardan çalışır durumda olduğunda yararlı bilgileri çıkarmak için algoritmalar geliştirmek için. Bu müşteriler, ilaç emilimi için hayati önem taşıyan enzimlerin özelliklerini incelemek isteyen farmasötik dev Boehringer Ingelheim ve elektrikli araçlar için pil tasarımını iyileştirmek için kuantum bilgisayarı kullanmayı uman Mercedes-Benz’i içerir.

Pryde, “Donanım yüklendikten ve sistem doğrulandıktan sonra, o nesil makine için hazırladığımız algoritmaların en kısa sürede çalıştığı için hazırlandık” diyor.

Peki, NISQ dönemini atlamanın büyük bahsi işe yarayacak mı? Sydney Üniversitesi’ndeki Stephen Bartlett, daha küçük cihazlar kurmamanın açık faydaları olduğunu söylüyor. “Teknolojik gelişimin bir parçası olarak önemli olabilir ve bu şeyleri gerçekleştirmek ve bunları göstermek heyecan verici olabilir, ancak ana oyundan bir dikkat dağıtıcı olduklarını kolayca iddia edebilirsiniz. Psiquantum bir milyon küstah bir cihaz istiyor. Sağlam ve ciddi bir planları var ve bebek adımlarını göstermek ve bunun yerine ana oyuna gitmek zorunda kalmayacaklar. ”

Morello, NISQ döneminin “ara adım olarak yararlı ve gerekli” olduğu iddiası olduğunu söylüyor. “’Büyük şey için sadece yola çıkıyoruz’ dediler” diyor. “Ve şimdiye kadar, bence haklı olduklarını söylemek adil.”

Ancak tam olarak milyon qit bir cihazın ne yapabileceği-ve Pryde’nin iddia ettiği gibi kuantum bilgi işlem döneminin başlangıcını gerçekten müjdeleyip müjd göre görmeye devam edip etmeyeceği görülüyor. Bartlett, “Hepimiz bir kuantum bilgisayarın klasik bir süper bilgisayar tarafından yapılamayacak yararlı bir şey yapabileceğine dair ikna edici bir gösteri verebildiği günü bekliyoruz” diyor. Psiquantum’un ölçeklendirilmesi için net bir planı olsa da, oraya ilk gelen kişi olmayabilir.

“Kimse henüz hangi teknolojinin büyük ölçekli, kullanışlı kuantum hesaplamasını sağlayacağını bilmiyor” diyor. “Yarı iletkenlerde fotonik, süperiletkenler veya iyon dönüşleri olabilir ve daha fazlası var. Kimin kazanacağını henüz bilmiyoruz. ”