Изследователи от Факултета по природни науки на Университета Ватерло и Института за квантови изчисления (IQC) са амбицирани да създават първия в света квантов компютър с отворен код. Повечето проекти в тази област се разработват при закрити врати, тъй като са твърде сложни и скъпи.
Целта на проекта е да направи квантовите технологии достъпни за цялата научна общност, ускорявайки развитието им чрез открито и прозрачно сътрудничество, гласи официалното прессъобщение от двете образователни институции.
През 2024 г. група учени от Института за квантови изчисления към Университета на Ватерло основаха организацията с нестопанска цел Open Quantum Design (OQD). Основната цел на инициативата е да направи квантовите технологии широко достъпни за световната научна общност.
Постигането на тази цел значително ще ускори развитието на квантовата наука и свързаните с нея дисциплини, като създаде условия за отворено, прозрачно и силно приобщаващо международно сътрудничество, казват от института.
Очакваните въздействия от проекта OQD включват:
- демократизиране на достъпа до усъвършенствани квантови изчислителни ресурси, симулатори, инструменти за разработка и експериментални платформи;
- премахване на бариерите за изследователи от университети, малки изследователски групи и развиващи се страни;
- стимулиране на съвместни проекти, споделяне на данни, публикации и код с отворен код;
- ускоряване на цикъла изследване-прототип-внедряване в областта на квантовите изчисления, квантовата криптография, квантовото наблюдение и моделирането на сложни системи.
Проектът OQD има за цел да създаде глобална екосистема от отворено сътрудничество, която ще позволи на квантовите технологии да преминат от лабораторния етап към масово научно и технологично приложение във възможно най-кратки срокове.
„Ние предлагаме общ център, където изследователските групи могат да допринесат с това, което са готови да споделят. И като организация с нестопанска цел, можем да бъдем прозрачни относно реалния напредък без търговски натиск”, казва Кристъл Сенко, един от основателите на проекта OQD.
Отвореният стек на OQD обхваща всичко – от хардуер и електроника до софтуер. Системата е базирана на технологията за йонни капани – заредените атоми се изолират във вакуум, след което могат да бъдат контролирани с помощта на лазери и електромагнитни полета. Тази изолация позволява на атомите да действат като кубити – квантови битове, които съхраняват и обработват информация.
Според канадски учени, общността на квантовите изчисления с йонни капани има дълга традиция в споделянето на разработки и знания. OQD споделя този дух и го мащабира.
Самият проект OQD се основава на изследвания, които се провеждат повече от осем години в Института за квантови изчисления и вече обединяват повече от 30 разработчици на софтуер и десетки партньорски лаборатории, включително студенти и докторанти от Университета на Ватерло, както и няколко организации, сред които Unitary Foundation и квантовата компания Xanadu.
Партньорите получават пълен достъп до технологичния стек и могат да участват в управлението на проекти.
Развитие на технологията
Технологията за квантови изчисления все още е в ранните етапи на зрялост и комерсиализация, въпреки факта, че фундаменталните принципи на квантовата механика са формулирани преди повече от век.
Към момента активно се развиват и конкурират няколко фундаментално различни архитектурни подхода за създаване на мащабируеми квантови компютри:
- затворени йони – атомните йони са ограничени от електромагнитни полета и се контролират от лазерни импулси;
- свръхпроводящи кубити – най-разпространеният подход днес, използван от лидерите в индустрията (IBM, Google, Rigetti);
- фотонни системи – изчисления, базирани на единични фотони и линейна оптична интерференция;
- спинови системи – включително електронни спинове в полупроводници, азотно-вакуумни центрове в диаманти (NV центрове), силициеви спинове и топологични кубити.
Всеки от тези подходи има уникални предимства и ограничения в ключови параметри като време на кохерентност на кубитите, скорост на изпълнение на гейта, процент на грешки, мащабируемост и изисквания. Предизвикателствата на криогенната инфраструктура, производството и интеграцията са значителни.
В момента никоя архитектура не е постигнала нивото на надеждни квантови изчисления с корекция на грешки, необходимо за решаване на практически значими проблеми, които надминават класическите суперкомпютри.
Конкуренцията между различните платформи обаче води до бърз напредък в квантовите технологии и доближава първите търговски жизнеспособни квантови системи.
