Amazon представи квантовия процесор Ocelot, с който реши един от основните проблеми на квантовите изчисления

След публикуването на научна статия за пробива на Amazon в разработването на квантови компютри е време да научим малко повече за квантовия процесор на тази платформа. Това е прототип, наречен нa средно голям хищник от семейство Коткови – Оцелот. Тези котки хищници живеят покрай едноименната южноамериканска река и котките са тук, за да останат, тъй като архитектурата на процесора е базирана на котешки кюбити.

Инженерите на Amazon комбинираха две различни кюбитови архитектури в един процесор, благодарение на което постигнаха радикално намаляване на хардуерните разходи – броя на физическите кюбити, необходими за прилагане на схеми за корекция на грешки в изчисленията.

По признание на самата компания схемите за корекция на грешки на Ocelot спестяват 90% от физическите кюбити в сравнение с конкурентните платформи.

С други думи, революционният квантов процесор на Amazon използва на порядък по-малко хардуерни ресурси за безпогрешно изпълнение на квантови алгоритми. Излишно е да казваме, че това крие огромен потенциал за по-лесно увеличаване на броя на кюбитите.

Amazon описва схемите на процесора по следния начин:

„Чипът Ocelot, показан на схемата по-горе се състои от пет кюбита, всеки от които съдържа осцилатор, използван за съхраняване на квантови данни. Референтният осцилатор на всеки кюбит е свързан с два спомагателни трансмонни кюбита за откриване на грешки, свързани с фазовото изместване, и е свързан със специална нелинейна буферна схема, използвана за стабилизиране на състоянията на кюбитите и експоненциално потискане на грешките от битов порядък.“

Котешките кюбити, кръстени на измислената от Шрьодингер котка, са устойчиви на грешки при преобръщане на битовете, тъй като използват групи фотони и пренебрегват преобръщането на един от тях. Трансмоните служат за коригиране на грешките от фазовото изместване и коригират условно единствените грешки на котешките кюбити, които те правят. По този начин хибридната архитектура елиминира грешките в квантовите изчисления по по-прост начин.

„Настройката на Ocelot включва калибриране на честотата на грешките при превключване на битовете и фазите на котешките кюбити като функция на амплитудата на „котката“ (среден брой фотони) и оптимизиране на шумовото отклонение на клапана C-NOT, използван за откриване на грешките при превключване на фазите. Експерименталните ни резултати показват, че можем да постигнем време за превключване на битове, което се доближава до една секунда, което е повече от хиляда пъти по-дълго от живота на конвенционалните свръхпроводящи кюбити.“

обясняват от Amazon

Физически чипът Ocelot се състои от два електрически свързани кристала, всеки с площ от 1 см². Върху повърхността на всеки силициев микрочип има тънки слоеве от свръхпроводими материали, които образуват елементите на квантовите вериги. Чипът Ocelot се състои от 14 основни компонента: пет „котешки“ кюбита, пет „буферни вериги“ за стабилизиране на кюбитите за данни и четири допълнителни кюбита за откриване на грешки в кюбитите за данни.

Квантовите битове съхраняват квантовите състояния, използвани за изчисленията. За тази цел те разчитат на компоненти, наречени осцилатори, които генерират повтарящ се електрически сигнал с постоянна честота. Висококачествените осцилатори на Ocelot са изработени от тънък слой свръхпроводим материал, наречен тантал. Експертите по материалите на AWS разработиха специален начин за обработка на тантала върху силициев чип, за да подобрят работата на осцилатора.

Като цяло компанията е заимствала по-голямата част от технологията за производство на Ocelot от полупроводниковата индустрия и е готова бързо да намали разходите за производство на процесори пет пъти. Представената от Amazon усъвършенствана квантова платформа – коренно различна от тази на всички останали трябва да ускори появата на практически и устойчив на грешки квантов компютър до 5 години, смятат от компанията.