Japonia a activat primul supercomputer hibrid cuantic complet funcțional din lume. La institutul Riken din Saitama, puternicul Fugaku s-a alăturat lui Reimei, un procesor cuantic de 20 de qubiți, creând un sistem capabil să rezolve în ore calcule care ar necesita ani pentru supercomputerele tradiționale.
Japonia aprinde viitorul: primul supercomputer cuantic hibrid este realitate
Înainte de a vedea de ce acest supercomputer este atât de important și de ce este la fel de esențială integrarea sa cu procesorul, este necesar să clarificăm ce este un computer cuantic și cum funcționează. Voi încerca să explic în cel mai simplu mod posibil.
Computerele tradiționale (cum ar fi smartphone-ul sau laptopul tău) folosesc „biți” pentru a procesa informațiile. Fiecare bit poate fi doar 0 sau 1, ca un întrerupător care poate fi pornit sau oprit. Computerele cuantice, în schimb, folosesc „qubiți” (adică biți cuantici).
Care este diferența dintre cele două? Un qubit poate fi 0, 1 sau ambele simultan. Această stare de „a fi două lucruri în același timp” se numește suprapunere și este posibilă datorită legilor fizicii cuantice.
Acum, qubiții pot fi creați în diferite moduri. Unii folosesc particule subatomice precum electroni sau fotoni. Alții folosesc atomi răciți aproape de zero absolut. Important este ca aceste sisteme să urmeze legile acestei ramuri a științei care rămâne un mister, deși nu pentru mult timp.
Acești qubiți sunt extrem de delicați: temperaturile, vibrațiile sau câmpurile electromagnetice îi pot perturba ușor și în curând vom vedea de ce acest lucru este foarte important. De aceea, computerele cuantice operează în medii super-controlate și la temperaturi extrem de scăzute.
Acum, să ne întoarcem la noi și la Fugaku.
Computerele cuantice convenționale se străduiesc să funcționeze autonom din cauza instabilităților lor despre care tocmai am vorbit. Sistemul Reimei-Fugaku depășește aceste limitări combinând soliditatea procesării clasice cu capacitățile unice ale calculului cuantic.
Spre deosebire de sistemele cuantice bazate pe qubiți superconductori, Reimei utilizează ioni captivi – atomi încărcați electric suspendați în câmpuri electromagnetice și manipulați cu precizie laser. Această tehnologie oferă qubiți mai stabili și mai bine conectați între ei, reducând drastic erorile de calcul.
Adevăratul progres tehnic constă în sistemul „ion shuttling”: qubiții sunt mutați fizic în interiorul circuitului, permițând operațiuni mai complexe. Este un pic ca și cum ai avea o tablă de șah unde piesele nu sunt limitate la pozițiile lor inițiale, ci pot reconfigura dinamic în timpul jocului.
Dar cum abordează supercomputerul Fugaku problema crucială a erorilor cuantice? Printr-un sistem sofisticat de corecție care grupează qubiții fizici în „qubiți logici”, distribuind informația pe mai multe puncte. Datele arată că a redus deja rata de eroare de 800 de ori față de sistemele tradiționale.
În esență, în loc să stocheze o informație într-un singur qubit fizic, sistemul distribuie informația pe mai mulți qubiți fizici care, împreună, formează un „qubit logic”.
O metaforă pentru a înțelege bine ar putea fi un sistem de vot majoritar. Dacă ai trei persoane care trebuie să decidă între „da” (1) și „nu” (0), și două spun „da” în timp ce una spune „nu”, decizia finală va fi „da”. În același mod, dacă unii qubiți fizici dintr-un qubit logic suferă o eroare, ceilalți qubiți „votează” pentru a menține informația corectă.
Domeniile care vor beneficia primele de această tehnologie vor fi cu siguranță fizica materialelor și chimia computațională în prim-plan, cu aplicații care variază de la dezvoltarea de noi catalizatori la proiectarea de baterii mai eficiente.
