IonQ объявила, что очередная модель её квантового компьютера с ионной ловушкой готова к использованию. Новая машина знаменует серьёзный скачок для компании, поднявшись с 11 кубитов до 32-х. Хотя это всё ещё уступает предложениям компаний, использующих сверхпроводящие кубиты, высокая точность захваченных ионов делает их гораздо менее подверженными ошибкам и гораздо легче объединяемыми в сложные конфигурации. Таким образом, по крайней мере по одному показателю производительности, это, похоже, самый мощный квантовый компьютер из всех когда-либо созданных.
Сверхпроводящие кубиты, используемые такими компаниями, как Google, IBM и Rigetti, производятся с использованием контактов Джозефсона и поэтому, как ожидается, выиграют от дальнейшего прогресса, задаваемого развитием полупроводниковой промышленности. Но как готовые устройства они не являются ни совершенными, ни совершенно идентичными. В результате их разработчикам пришлось искать способы обойти относительно высокую частоту ошибок и некоторую межкубитную вариабельность. Хотя эти проблемы постепенно так или иначе обходятся, они вряд ли когда-нибудь исчезнут.
Фундаментальной единицей кубита на ионных ловушках, напротив, является атом, а все атомы данного изотопа функционально эквивалентны и, совершенно очевидно, не страдают производственными дефектами. И, благодаря их использованию в приборах, таких как атомные часы, мы стали искусными в производстве устройств, необходимых для удержания ионов в ловушках. Это означает, что главным камнем преткновения является наша способность последовательно манипулировать отдельными атомами и в конечном счёте считывать их состояние.
Компании, работающие с захваченными ионами, делают ставку на то, что преимущества единообразного и предсказуемого устройства их кубитов будут значительными и это сделает технологию выигрышной в сравнении с её сверхпроводящими конкурентами — после того, как удастся преодолеть проблемы с высокоточным манипулированием отдельными атомами.
Есть различия в том, как компании подходят к аппаратному обеспечению квантовых компьютеров на ионных ловушках. Honeywell управляет взаимодействиями своих кубитов, физически перемещая их между ловушками и создавая запутанность, когда два иона делят одну ловушку. IonQ, напротив, держит ионы разделёнными и может произвольно связать любые два, посылая им обоим набор соответствующим образом созданных фотонов.
Предыдущее поколение аппаратных средств IonQимело 11 пригодных для использования кубитов. Это существенно меньше, чем текущие предложения от таких компаний, как IBM, у которых их более 50. Производительность отдельных кубитов IonQ — их устойчивость к ошибкам во время операций — была лучше, чем типичная производительность сверхпроводящего кубита, но не намного.
С появлением новой машины всё изменилось. Для начала, IonQ почти утроила количество доступных кубитов, теперь их 32. И, что не менее важно, точность кубитов резко возросла. Хотя количество кубитов является наиболее очевидной мерой мощности квантового компьютера, это лишь частичное представление о потенциале данной части аппаратного обеспечения. Большое число связей между кубитами позволяет решать более сложные задачи. Так же имеют значение управляемость устройства и минимизация ошибок. Поэтому IBM разработала метрику, названную квантовым объёмом (Quantum volume), которая объединяет в себе все эти показатели. У машины с полной связностью между безошибочными отказоустойчивыми кубитами квантовый объём будет большим. Невыполнение или неполное выполнение любого из упомянутых требований приводит к его уменьшению. Квантовый компьютер IBM Raleigh достиг квантового объёма 32 в январе 2020 года. В марте 2020 года квантовый компьютер Honeywell достиг объёма 64 всего с шестью кубитами. В августе 2020 года IBM объявила, что она также достигла объема 64-х в 27-кубитной системе. На днях Honeywell отчиталась о достижении 128. На этом фоне IonQ выглядит, мягко говоря, неожиданным: 1 октября они объявили об ожидании на своих 32-х кубитах квантового объёма более чем в четыре миллиона единиц.
В настоящее время разработчики занимаются настройкой нового компьютера. Когда период отладки и бета-тестирования закончится, IonQ планирует открыть к своему детищу доступ через облачные службы Microsoft и Amazon.
