Kwantowy chip Ocelot od Amazona

Kwantowy chip Ocelot został ogłoszony przez firmę Amazon 27 lutego, aby wspomóc zarządzanie błędami wynikającymi z obliczeń kwantowych.

Amazon Web Services (AWS) wkroczył publicznie na dynamicznie rozwijające się pole, ogłaszając swój pierwszy chip kwantowy o nazwie Ocelot. Przełomowa technologia, opracowana przez AWS Center for Quantum Computing przy California Institute of Technology, zmieni sposób rozwiązywania skomplikowanych problemów, oferując nowe możliwości w wielu dziedzinach.

Komputery kwantowe różnią się od tradycyjnych komputerów tym, że wykorzystują tzw. kubity (qubits) zamiast klasycznych bitów. Podczas gdy bity mogą reprezentować wartości 0 lub 1, kubity mogą istnieć jednocześnie w wielu stanach dzięki zjawisku superpozycji. To pozwala na równoczesne wykonywanie wielu obliczeń, co w teorii umożliwia znacznie szybsze rozwiązywanie złożonych problemów niż w przypadku konwencjonalnych komputerów.

Obiecujące zastosowania komputerów kwantowych obejmują projektowanie nowych leków, optymalizację systemów logistycznych oraz modelowanie zmian klimatycznych. Jednak ich rozwój napotyka liczne wyzwania, w tym szczególną podatność kubitów na zakłócenia środowiskowe, takie jak wibracje, temperatura czy pola elektromagnetyczne, które mogą powodować błędy obliczeniowe.

Amazon zaprezentował chip Ocelot jako rozwiązanie kluczowego problemu kwantowych obliczeń – korekcji błędów. Dzięki swojej konstrukcji, chip może obniżyć koszty implementacji korekcji błędów nawet o 90%. Zmniejszenie tych kosztów stanowi ogromny krok naprzód w kierunku budowy praktycznych komputerów kwantowych zdolnych do wykonywania rzeczywistych obliczeń.

AWS podkreśla, że Ocelot wykorzystuje zaawansowaną architekturę, która zmniejsza liczbę zasobów potrzebnych do korekcji błędów od pięciu do dziesięciu razy w porównaniu do konwencjonalnych metod. Jest to niezwykle istotne, ponieważ korekcja błędów była dotychczas jednym z największych ograniczeń w skalowaniu komputerów kwantowych.

Amazon nie jest jedyną firmą, która stawia na komputery kwantowe. Microsoft niedawno zaprezentował własny chip kwantowy, który według firmy może pomóc w walce z zanieczyszczeniem i opracowywaniu nowych leków. Z kolei Google w grudniu 2023 roku ogłosił swój chip Willow, który znacząco zredukował błędy obliczeniowe i przeprowadził złożone obliczenia w kilka minut – zadanie, które tradycyjnemu superkomputerowi zajęłoby miliony lat.

Te postępy pokazują, że komputery kwantowe stopniowo przechodzą z fazy eksperymentalnej do praktycznych zastosowań. Ocelot od Amazona to kolejny krok w tym kierunku, dając nadzieję na przyszłe przełomy w różnych dziedzinach nauki i technologii.

Pomimo imponujących postępów, komputery kwantowe nadal znajdują się na wczesnym etapie rozwoju. Oskar Painter, szef działu sprzętu kwantowego w AWS, porównał obecny stan tej technologii do „epoki lamp próżniowych” w klasycznych komputerach. Oznacza to, że chociaż pierwsze działające prototypy już istnieją, minie jeszcze wiele lat, zanim kwantowe układy będą powszechnie wykorzystywane.

Jednym z głównych wyzwań jest poprawa stabilności kubitów oraz opracowanie bardziej efektywnych metod korekcji błędów. Amazon zapowiada, że Ocelot jest tylko pierwszym krokiem w długoterminowej strategii badawczej, której celem jest stworzenie skalowalnych komputerów kwantowych zdolnych do wykonywania rzeczywistych obliczeń o przełomowym znaczeniu.

Możliwości komputerów kwantowych są ogromne. W medycynie mogą one przyspieszyć odkrywanie nowych leków, symulując interakcje molekularne z niespotykaną dotąd dokładnością. W energetyce mogą pomóc w optymalizacji sieci energetycznych, a w logistyce – w opracowywaniu bardziej wydajnych tras transportowych.

Przykładem jest współpraca IBM z ExxonMobil, której celem jest zastosowanie komputerów kwantowych do modelowania reakcji chemicznych związanych z wychwytywaniem dwutlenku węgla. W 2021 roku chińska firma Baidu ogłosiła swoje prace nad algorytmami kwantowymi dla optymalizacji systemów transportowych.

Ogłoszenie chipa Ocelot przez AWS to kolejny krok w globalnym wyścigu o dominację w dziedzinie komputerów kwantowych. Choć technologia ta nadal znajduje się na wczesnym etapie rozwoju, jej potencjał jest ogromny. Przełom w stabilności i korekcji błędów, jaki zapowiada Amazon, może przyspieszyć komercjalizację komputerów kwantowych i otworzyć nowe możliwości w wielu dziedzinach.

W najbliższych latach możemy spodziewać się dalszego rozwoju technologii kwantowych, które mogą na zawsze zmienić sposób, w jaki rozwiązujemy najbardziej złożone problemy współczesnego świata.

Szymon Ślubowski