Tehokkain kvanttitietokone yhden atomin kubitilla

(21.1.2019) Ioninloukun käyttöä kvanttilaskennassa on tutkittu vuodesta 1995 lähtien Marylandin yliopistossa. Tutkimuksia vetänyt Christopher Monroe ja Jungsang Kim perustivat IonQ -yhtiön vuonna 2016.

"Kahden vuoden työn jälkeen meidän uskalias vedonlyönti tuottaa tulosta", toteaa Monroe Joulukuussa 2018. ”IonQ-järjestelmä on vankka ja teollinen. Jopa tässä alkuvaiheessa tulokset osoittavat, että ioniloukku suunnitelmalla on kaikki odotetut edut ja enemmän."

Yhtiö ilmoittaa kehittäneensä kaksi huipputason kvanttitietokonetta, joilla on ennätyksellinen suorituskyky.

IonQ-järjestelmien kubitit ovat ytterbiumin yksittäisiä atomeja, jotka on sijoitettu tyhjiöön. Informaatio tallennetaan, käsitellään ja haetaan atomeista tarkoilla lasersäteillä. Tällainen ionin ansastuksen toimintatapa on teoreettisesti tehokas mutta teknisesti haastava.

Useimmat markkinoiden ensimmäiset kvanttitietokonevalmistajat luovat kubitteja piirakenteisiin tai surpajohteisiin, jotka jäähdytetään lähes absoluuttiseen nollaan.

Atomin käytöllä kubittina on se etu että atomissa ei esiinny valmistusvirheitä. Siten IonQ:n tapaiset järjestelmät ovat tarkempia ja voivat tehdä monimutkaisempia laskelmia kuin mikä tahansa tähän mennessä rakennettu kvanttitietokone.

IonQ kertoo, että tänä vuonna sen laitteet ovat saatavilla tutkijoille lääketieteen, kemian, energian, logistiikan ja muiden alojen sovelluksiin, joissa tavanomaiset tietokoneet eivät riitä.

IonQ-järjestelmä on kapasiteetin, tarkkuuden ja muiden keskeisten vertailuarvojen mittauksissa ylittänyt kaikki muut markkinoilla olevat kvanttitietokoneet. Se on tallentanut 160 kubittia ja suorittanut operaatioita 79 kubitilla.

Sen porttitason loogisten operaatioiden toimintatarkkuus ylittää 98% sekä yhden että kahden kubitin operaatioille keskimäärin 13-kubitin konfiguraatioissa. Tämä tarkoittaa sitä, että se voi käsitellä pidempiä laskelmia kuin muut kaupalliset kvanttitietokoneet.

IonQ-järjestelmän potentiaalia ja ioni-arkkitehtuurin joustavuutta on vertailtu Bernstein-Vazirani-algoritmilla. Tämä sovellus testaa tietokoneen kykyä määrittää koodattu numero, jota kutsutaan oraakkeliksi, kun sallitaan vain yksi kyllä/ei kysymys. 10-bittisen oraakkelin (luku välillä 0 ja 1023) tavanomainen tietokone onnistuu selvittämään 0,2 % ajoista.

IonQ-järjestelmä ajoi algoritmin kaikilla mahdollisilla 10-bittisillä oraakkeleilla ja saavutti keskimääräisen onnistumisprosentin 73%. Tämä on parempi tulos laskelman monimutkaisemmalla versiolla kuin mikä tahansa kvanttitietokoneelle toistaiseksi julkaistu tulos (Joulukuu 2018).

Aiheesta aiemmin:

Tuleeko kvanttitietokoneesta todellisuutta?

Kvanttitietokoneet töihin

Tavoitteena kvanttitietokone

Uusin kirjani esittelee kvanttitietokoneen toimintaa yleisellä tasolla ja käsittelee aiheen tiedemaailman tämänhetkisiä saavutuksia.

Esiin tulee myös futuristisimman tavoitteen ja tämän hetken saavutusten syvä kuilu. Toisaalta kvanttitietotekniikka on jo toteutumassa tietyillä rajallisilla resursseilla ja tavoitteilla. Ja onko alalla kilpailevia tekniikoita.

Tutkijapiireissä kvanttitietokoneen tuloon uskotaan aika vahvasti. Osittain voidaan sanoa että se on jo todellisuutta mutta onko se saavutettavissa tasolle jolle sitä eniten hehkutettiin.

Kirja on saatavissa nyt myös englannin kielisenä Aiming for Quantum Computer –versiona.

Kirjat ja niiden e-kirjaversiot on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta ja erilaisista nettikirjakaupoista.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.


Aiemmat uutiset

Läpimurtoja orgaaniselle elektroniikalle (18.01.2019)
Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat löytäneet yksinkertaisen uuden konstin, joka voisi kaksinkertaistaa orgaanisen elektroniikan tehokkuuden. Orgaanisten..

Virtausanturi verelle (17.01.2019)
Taiteilijan kuvaus biologisesti hajoavasta paineanturista, joka on kääritty verisuonen ympärille ja antennin ollessa sivummalla. Stanfordin tutkijat ovat kehittäneet..

Suunniteltuja materiaaleja fotonien hyödyntämiseksi (17.01.2019)
Metamateriaalit voivat manipuloida sähkömagneettisia aaltoja, kuten näkyvää valoa. Nyt kansainvälinen tutkimusryhmä on luonut uuden metamateriaalien luokan, jota..