Japansk Shunkai kvantecomputer mål: 10.000 qubits 2031

Ifølge Live Science har japanske forskere taget Shunkai i brug, en fuldt integreret neutralatom-kvantecomputer, og planlægger at skalere systemet til 10.000 qubits inden marts 2031. Shunkai beskrives som Japans første fuldt integrerede system af sin slags. Det kombinerer software, styrelag og hardware, så det kan modtage brugerinput og levere output.

Det fuldt integrerede design skal gøre computeren mere umiddelbart anvendelig i forskningsmiljøer. I teorien gør den integrerede software og de integrerede styrelag det muligt for forskere at køre eksperimenter og algoritmer uden først at skulle opbygge særskilt kontrolinfrastruktur. Shunkai-holdet oplyser, at det vil åbne for adgang for eksterne brugere og andre forskere i løbet af de kommende år.

Kenji Omori, projektleder og professor i fotomolekylære videnskaber ved Institute of Molecular Science, siger, at forskeres brug af Shunkai kan få ringvirkninger i industrien, den akademiske verden og regeringer verden over. Udviklingsteamet vil desuden integrere Shunkai i et eksisterende delt supercomputercenter og bygge en hybrid beregningsfacilitet, som de kalder et Kvante-GPU-center.

Sådan passer Shunkai ind i den moderne kvanteteknologi

Kvantemaskiner fungerer efter kvantefysikkens principper frem for klassiske regler. De grundlæggende informationsenheder er qubits, som kan bestå af superledende kredsløb, indfangede ioner eller fotoner. Qubits kan befinde sig i tilstand 1, tilstand 0 eller i en superposition af begge tilstande samtidig. Det er en egenskab, der er central for kvanteberegning.

Qubits er meget skrøbelige. Små forstyrrelser fra omgivelserne kan destabilisere dem eller slette den information, de indeholder. Derfor er det fortsat en stor udfordring at opnå høj nøjagtighed. Fejlrater for qubits vurderes at ligge i størrelsesordenen én fejl pr. tusind operationer, mens klassiske bits typisk har fejlrater på omkring én fejl pr. milliard eller én pr. billion operationer. En stor del af den aktuelle forskning fokuserer på kvantefejlkorrektion, hvor information kodes redundant på tværs af qubits for at mindske risikoen for, at små fejl ødelægger en hel beregning.

Den overordnede strategi på området er først at bygge qubits af højere kvalitet og derefter øge antallet af qubits i et system, så kvantemaskiner på sigt kan konkurrere med de hurtigste klassiske supercomputere.

Shunkai, der er opkaldt efter den japanske astronom Harumi Shibukawa fra det 17. århundrede, adresserer nogle af disse begrænsninger ved at bruge neutrale atomer som qubits frem for ultrakolde superledende kredsløb. De neutrale atomer indfanges og holdes på plads med optiske pincetter, en teknik til at arrangere og manipulere individuelle atomer ved hjælp af stærkt fokuserede laserstråler.