Intel представила версию 1.0 Quantum SDK (Software Development Kit), нацеливаясь на более широкое распространение квантовых вычислений. Если верить Intel, теперь подготовлено все необходимое, чтобы можно было писать программы для квантовых вычислений: C++ Quantum Compiler, Quantum Runtime, симуляция чипа управления и симуляция алгоритмов на «обычных» процессорах.
Как сообщила Энн Мацуура, директор лаборатории Intel по квантовым вычислениям, этап мечтаний давно закончился, квантовые вычисления стали реальностью. Теперь необходимо ускорить разработку программных и аппаратных компонентов, чтобы вывести на рынок технологию со всеми ее преимуществами.
Для тестирования квантовых алгоритмов необходимо симулировать квантовый компьютер. Сегодня мощности ноутбука хватает, чтобы симулировать чип с 30 кубитами. Конечно, производительность при этом намного меньше квантового компьютера с 30 кубитами. С добавлением каждого кубита в симуляцию требования к объему памяти удваиваются. Поэтому для симуляции 50 кубитов требуется уже серверная стойка, которая обладает достаточным объемом памяти.
Разработка квантовых вычислений сегодня идет по нескольким направлениям. Среди них – симуляция (динамика жидкости и астрофизика), разработка новых материалов (Material Design) и криптография. Последнее направление вызывает немало опасений, поскольку может нарушить устойчивость современных алгоритмов к взлому.
Но проблем по-прежнему немало, причем не только программных. Intel пока держит обещания по числу кубитов на чип. Компания перешла на спиновые кубиты (Spin Qubits), чипы сравнительно просто производить, работать с ними проще, чем с классическими кубитовыми чипами конкурентов. Чипы на спиновых кубитах могут работать при температуре 1 K. Другие системы требуют температуры -273,13 °C, которая всего на 20 мК выше абсолютного нуля. Разрабатывать подобные системы очень и очень сложно.
Контроллер Horse Ridge отвечает за обработку сигналов кубитового процессора. Сложность квантовых компьютеров и систем, чьи красивые фотографии давно привлекают внимание пользователей, связана с тем, что каждым кубитом необходимо управлять индивидуально. Обычно управляющий контур расположен снаружи, его уже не требуется экстремально охлаждать. Тем более он и не выдержит экстремально низких температур. Все это усложняет разработку и строительство квантовых систем. Контроллер Horse Ridge, с другой стороны, можно использовать вплотную к квантовому чипу с экстремальным охлаждением, он может передавать электромагнитные микроволновые импульсы на короткие расстояния. Контроллер Horse Ridge может работать при температуре всего 4 K.
Остается вопрос производства кубитовых чипов. Intel до сих пор хранила молчание, хотя упоминала, что кубитовые чипы можно изготавливать на стандартных 300-мм подложках с помощью экстремально глубокого ультрафиолета (EUV). Но количество кубитов зависит количества ступеней обработки кристалла и их сложности. Intel указывает выход годных кристаллов 95%, но сложно оценить, к чему это относится. Кубиты можно тестировать на уровне подложек при экстремальном охлаждении.
Структура кубитов на чипе линейная, их можно представить как жемчужины, нанизанные на нитку. Два ряда кубитов могут располагаться рядом друг с другом («лесенка»). Для взаимодействия кубитов удобнее топология сетки, однако на практике ее довольно сложно получить. Поэтому на данный момент Intel концентрируется на «лесенке».
Квантовые вычисления пока находятся на очень раннем этапе разработки. Конечно, все ждут здесь прорывов, особенно по аппаратным компонентам, чтобы квантовые системы были не такими сложными и дорогими.
Для разработки приложений под квантовые вычисления требуется иной подход, нежели под классические вычислительные системы. Поэтому Intel сегодня тесно работает со многими университетами, чтобы подготовить специалистов, способных создавать квантовые алгоритмы. Об этом Энн Мацуура тоже упомянула.
Наверняка пройдет еще с десяток лет, прежде чем квантовые вычисления начнут влиять на нашу жизнь. В более близкой перспективе квантовые компьютеры станут ускорителями для некоторых сфер вычислений. Intel желает быть здесь «на передовой», усиленно продвигая разработку программного и аппаратного обеспечения.
Подписывайтесь на группу Hardwareluxx ВКонтакте и на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).