Tương lai đang ở đây, đã tuyên bố một dấu hiệu neon phát sáng ở lối vào Trung tâm dữ liệu lượng tử của IQM ở Munich. Đó là một yêu sách táo bạo-nhưng một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Phần Lan quyết tâm thực hiện.
Ở bên phải của dấu hiệu lối vào là một cánh cửa màu xanh kim loại khổng lồ. Người dẫn chương trình của tôi, nhà vật lý Frank Deppe, người đứng đầu công nghệ đơn vị xử lý lượng tử (QPU) của IQM, đưa tôi vào bên trong.
Được khai trương vào năm ngoái như là một phần của việc mở rộng châu Âu của IQM, cơ sở này có sáu máy tính lượng tử siêu dẫn hiện đại-được sử dụng cho nghiên cứu riêng của công ty và được cung cấp như một dịch vụ dựa trên đám mây cho các nhà khoa học trên toàn cầu.
Trung tâm dữ liệu lượng tử Munich của IQM. Tín dụng: Siôn Geschwindt
Ấn tượng ban đầu của tôi là âm thanh – Một tiếng rít thấp, ổn định bị chấm dứt bởi một tiếng ồn bơm nhịp điệu kỳ quái. Điều đó, sau này tôi sẽ khám phá ra, là nhịp tim của một máy tính lượng tử.
💜 của EU Tech
Những tin đồn mới nhất từ bối cảnh công nghệ của EU, một câu chuyện từ người sáng lập khôn ngoan của chúng tôi, Boris, và một số nghệ thuật AI đáng nghi ngờ. Nó miễn phí, mỗi tuần, trong hộp thư đến của bạn. Đăng ký ngay!
Mặc dù vậy, trung tâm của trung tâm dữ liệu là các loại lạnh-các cấu trúc giống như đèn chùm vàng đã trở thành đồng nghĩa với điện toán lượng tử trong trí tưởng tượng công cộng.
Cryostats được tạo thành từ một hệ thống phức tạp của dây đồng và dây đồng mạ vàng, các kênh vi sóng truyền tín hiệu xuống chip QPU hoặc chip, nằm ngay dưới đáy đèn chùm. Các xung vi sóng này cho phép các nhà khoa học kiểm soát và thao tác các qubit trên chip, và đến lượt nó, chạy các thuật toán để thực hiện các tính toán lượng tử.
Hệ thống dây điện phức tạp bên trong các kênh bảo hiểm vi sóng xung xuống chip lượng tử. Tín dụng: Siôn Geschwindt
Tuy nhiên, để tất cả điều này hoạt động, các máy tính lượng tử siêu dẫn cần được làm mát để gần với số không tuyệt đối (OR -273,15 độ C). Điều đó làm cho những cỗ máy như thế này trong số những nơi lạnh nhất trong vũ trụ đã biết.
Qubit, là các đơn vị thông tin cơ bản trong máy tính lượng tử, rất nhạy cảm – với nhiệt, rung, các hạt đi lạc hoặc tín hiệu điện từ. Ngay cả sự xáo trộn nhỏ nhất cũng có thể gây ra lỗi hoặc xóa sạch thông tin, Frank nói, ra hiệu cho chúng tôi như thể anh ta có thể nhìn thấy những con sóng và các hạt bay quanh phòng.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ cực lạnh, các vật liệu siêu dẫn mất tất cả điện trở, cho phép các qubit duy trì tính chất lượng tử tinh tế của chúng. Nhưng cực lạnh không đủ-các qubit cũng cần sự cô lập gần như hoàn hảo từ các hạt khác trong không khí. Đó là lý do tại sao cryostats được đặt trong buồng chân không kim loại dày, giúp che chắn các qubit khỏi nhiễu.
Khi hoạt động, bộ lạnh được khóa bên trong một buồng chân không siêu làm mát, làm cho các máy như thế này trong số những nơi lạnh nhất trong vũ trụ đã biết. Tín dụng: Siôn Geschwindt
Mỗi máy được hỗ trợ bởi một số phần cứng công nghiệp nghiêm túc. Một trong những thiết bị lớn nhất trong phòng thí nghiệm là hệ thống Cryogenics. Bao gồm một mạng lưới máy nén, xe tăng, máy bơm và đường ống, công việc của nó là chuyển chất lỏng helium sang siêu lạnh của cryostat. Máy nén helium tạo ra âm thanh nhịp điệu đặc biệt của một máy tính lượng tử – bản thân máy lạnh hoàn toàn im lặng.
Sau đó, có các máy chủ, được đặt bên cạnh mỗi bộ lạnh. Họ cung cấp cơ sở hạ tầng kiểm soát và hỗ trợ chính xác cho phép các hệ thống lượng tử tinh tế hoạt động hiệu quả. Họ cũng tạo ra các xung vi sóng cụ thể cần thiết để giữ cho các qubit ổn định.
Có, ngay cả các máy tính lượng tử của tương lai cũng cần máy tính cổ điển hoạt động, Frank nói.
Một ví dụ về tủ điện tử cổ điển yêu cầu chạy một trong các máy tính lượng tử của IQM. Tín dụng: IQM
Tôi đã rất ngạc nhiên bởi số lượng cơ sở hạ tầng phi thường cần thiết để cung cấp năng lượng cho một con chip lượng tử hầu như không lớn hơn móng tay của tôi. Nhưng tất cả công nghệ đó là điều cần thiết – nó bảo vệ các qubit mong manh trong khi vẫn cho phép thao túng của họ.
Bạn cần phải cách ly các qubit khỏi môi trường – nhưng vẫn kiểm soát chúng, Frank nói. Đó là nghịch lý kỹ thuật của điện toán lượng tử.
Khai thác vào thế giới hạ nguyên tử của cơ học lượng tử – với các hiện tượng như sự chồng chất và vướng víu – để thực hiện các tính toán hữu ích là một trong những thách thức khó khăn nhất trong khoa học hiện đại. Đó là các nhà nghiên cứu gây trở ngại trong nhiều thập kỷ. Nhưng bây giờ, sau nhiều năm tiến bộ ổn định, chúng ta gần hơn bao giờ hết Đối với các ứng dụng có khả năng thay đổi thế giới-và các khoản chi trả có thể là rất lớn.
Hướng tới lợi thế lượng tử
Các máy tính lượng tử của tương lai dự kiến sẽ giải quyết các vấn đề vượt xa tầm với của các siêu máy tính mạnh mẽ nhất hiện nay – một điểm được gọi là lợi thế lượng tử. Những máy này có thể mô phỏng các phân tử phức tạp để khám phá thuốc, thiết kế các vật liệu mới từ mức nguyên tử lên và cách mạng hóa hậu cần và tài chính bằng cách bẻ khóa các vấn đề tối ưu hóa lớn. Họ cũng có thể phá vỡ tất cả các mã hóa Internet về những gì được gọi là Q-Day – Vì vậy, có những rủi ro, quá.
Tuy nhiên, hầu hết các chuyên gia đều đồng ý rằng chúng ta sẽ cần một hệ thống qubit 1 triệu và hơn thế nữa để thực hiện các loại tính toán đó-và đó vẫn là một chặng đường dài.
Hiện tại chúng ta đang ở trong kỷ nguyên lượng tử trung gian (NISQ) ồn ào, nơi chúng ta có các máy tính lượng tử nhỏ có thể chạy các thí nghiệm thực sự nhưng vẫn quá ồn ào và dễ bị lỗi để làm bất cứ điều gì thực sự đột phá.
Các bộ xử lý lượng tử của IQM hiện có giá từ sáu đến 50 qubit. Năm tới, nó được thiết lập để phát hành một hệ thống 54 đến 150 lớn hơn được gọi là Radiance, theo đó, nó sẽ mở ra cách thức về lợi thế lượng tử-khi một máy tính lượng tử có thể giải quyết vấn đề mà không có máy tính cổ điển nào có thể). Công ty hy vọng sẽ sản xuất một hệ thống 1 triệu qubit vào năm 2033.
Một trong những bộ lạnh mở của IQM. Chip được đặt phía sau xi lanh kim loại ngay dưới đáy đèn chùm. Tín dụng: IQM
Có trụ sở tại Helsinki, IQM đã xây dựng một doanh nghiệp dựa trên việc giúp các nhà nghiên cứu đào tạo và điều hướng các hệ thống nhỏ hơn trước khi các hệ thống lớn hơn có sẵn trên thị trường. Sử dụng các máy này, các nhà khoa học đã có thể khám phá các thuật toán lượng tử, phát triển phần cứng và các giải pháp nguyên mẫu cho các vấn đề cụ thể như mô hình hóa khí hậu hoặc khám phá thuốc.
Được thành lập vào năm 2018, IQM đã huy động được 210 triệu đô la cho đến nay, khiến nó trở thành công ty điện toán lượng tử được tài trợ tốt thứ hai của châu Âu. Theo Bloomberg, công ty khởi nghiệp cũng đang đàm phán để tăng hơn 200 triệu đô la vốn mới, điều này sẽ đưa tổng số tiền của nó lên hơn 400 triệu đô la. Vào tháng 6, đồng sáng lập và CEO của công ty, Jan Goetz, sẽ chia sẻ tầm nhìn của ông về tương lai lượng tử của châu Âu tại Hội nghị TNW.
Nằm trong hệ sinh thái khởi nghiệp lượng tử phát triển mạnh của Phần Lan, IQM đã xây dựng hơn 30 máy tính lượng tử đầy đủ cho đến nay tại cơ sở của nó ở Espoo, phía tây thủ đô Helsinki. Trang web này cũng có nhà máy chip lượng tử tư nhân duy nhất của châu Âu.
Inés de Vega, Phó Chủ tịch Đổi mới tại IQM, nói với TNW rằng các bộ xử lý lượng tử của nó có tương tự, nếu không tốt hơn, hiệu suất về sự trung thực của Hồi giáo so với IBM, thường được coi là nhà lãnh đạo thế giới trong công nghệ lượng tử. Fidelity đề cập đến độ chính xác mà máy tính lượng tử có thể thực hiện các hoạt động trên các qubit mà không cần đưa ra lỗi – một số liệu quan trọng để xây dựng các hệ thống lượng tử đáng tin cậy và có thể mở rộng.
Trụ sở của IQM tại Espoo, Phần Lan, là nơi có cơ sở chế tạo chip lượng tử duy nhất của châu Âu. Tín dụng: IQM
Mặc dù IQM là một trong những công ty khởi nghiệp lượng tử nổi bật nhất của châu Âu, nhưng nó không còn đơn độc. Hiện tại có 122 công ty điện toán lượng tử trên lục địa, với giá trị kết hợp gần 13 tỷ đô la, theo dữ liệu của Dealroom.
Quantinuum có trụ sở tại Vương quốc Anh được tài trợ tốt nhất, đã huy động được 647 triệu đô la tại một Định giá $ 5 tỷ. Thay vì sử dụng các mạch siêu dẫn siêu làm mát, Quantinuum phát triển các máy tính lượng tử bị mắc kẹt, sử dụng các nguyên tử điện tích điện được điều khiển bởi laser cho qubit. Các bức ảnh lớn khác của châu Âu bao gồm khởi nghiệp của Pháp Pasqal và các mạch lượng tử Oxford của Vương quốc Anh.
Ở Mỹ, những người khổng lồ công nghệ như IBM, Google, Amazon, Microsoft và Intel, cộng với các công ty khởi nghiệp được tài trợ tốt như Psiquantum, đều đang chạy đua để tăng quy mô máy tính lượng tử của riêng họ và giảm tỷ lệ lỗi.
Trên toàn cầu, hơn 30 chính phủ đã cam kết hơn 40 tỷ đô la tài trợ công cho các công nghệ lượng tử, được thiết lập sẽ được triển khai trong thập kỷ tới.
Cả hai khu vực tư nhân và công cộng đều theo đuổi Chén Thánh: một máy tính lượng tử chịu lỗi-một máy tính mạnh mẽ và đủ ổn định để chạy các thuật toán phức tạp với các lỗi tối thiểu. IQM nhằm mục đích đến đó vào năm 2030, theo lộ trình có sẵn công khai.
Ước tính của IQM là về mặt lạc quan. Vào tháng Hai, Giám đốc điều hành của Google Sundar Pichai cho biết ông tin rằng các máy tính lượng tử thực tế của người Hồi giáo là cách đó năm đến 10 năm. Một tháng trước, Jensen Huang của Nvidia cho rằng chúng tôi vẫn còn ít nhất 15 năm – một bình luận đã gửi cổ phiếu lượng tử lộn xộn.
Sự thật là, không ai biết chính xác khi nào chúng ta sẽ đến đó. Nhưng có một điều rõ ràng: đạt được dòng kết thúc lượng tử sẽ đòi hỏi nhiều năm thử nghiệm, lặp lại và đột phá kỹ thuật. Công việc đó đã được tiến hành trong các phòng thí nghiệm như của IQM, nơi các ranh giới của vật lý đang được đẩy, một qubit tại một thời điểm.
Tại Hội nghị TNW Vào ngày 19 tháng 6, Giám đốc điều hành và đồng sáng lập của IQM, Jan Goetz sẽ gia nhập Elvira Shishenina, giám đốc cấp cao tại Quantinuum, và Tom Henriksson, đối tác chung tại Openocean, cho một cuộc thảo luận của hội thảo Có tiêu đề Cuộc đua Quantum: Châu Âu có thể bảo đảm sự lãnh đạo trong lượng tử không? Vé cho sự kiện là bây giờ đang được bán. Sử dụng mã TNWXMedia2025 khi trả phòng để giảm 30% thẻ giá.
Nguồn The Next Web