Хотя основное внимание уделяется устранению ошибок, снижению шумов и увеличению числа кубитов, создание коммерческих квантовых компьютеров требует не только повышения надёжности, но и решения проблем, связанных с соединением множества ядер для полноценной реализации квантовых вычислений.
«Перед тем, как мы сможем получить реальные экономические выгоды от квантовых компьютеров, нам потребуется какое-то решение для межсоединений», – заявил в интервью EE Times Михир Бхаскар, генеральный директор и соучредитель стартапа Lightsynq.
Бхаскар отметил, что, несмотря на различие между классическими и квантовыми вычислениями, принципы построения архитектуры остаются схожими. Он сравнил текущее состояние квантовых вычислений с тем, как сейчас организованы дата-центры. Lightsynq, по его словам, занимается разработкой решения для межсоединений, напоминающего InfiniBand, широко используемую технологию для высокоскоростных соединений в классических системах.
Вместо того чтобы объединять графические процессоры в оптическую сеть для достижения максимальной производительности, Lightsynq разрабатывает иной подход для соединения квантовых процессоров. «Отличия начинаются там, где требуется новая версия технологии вроде InfiniBand, способная поддерживать высокоскоростную передачу квантовых сигналов», – пояснил Бхаскар.
Как и в классических вычислениях, где узкие места могут возникать из-за ограничений памяти, обработки или сети, сеть становится узким местом для многоядерных квантовых вычислителей, хотя такие системы ещё не созданы. «Именно поэтому компании, работающие над квантовыми вычислениями, даже не могут создавать многоядерные системы с теми технологиями, которые у них уже есть, потому что текущая сеть на порядки медленнее», — добавил Бхаскар.
Квантовые компьютеры функционируют в более медленных временных масштабах по сравнению с классическими компьютерами, работая в диапазоне от килогерц до мегагерц, в то время как сетевые технологии оперируют в герцах, что создаёт трудности для эффективной работы процессоров, отметил Бхаскар.
Lightsynq разрабатывает сетевое решение с повышенной пропускной способностью, чтобы ликвидировать узкие места и позволить информации свободно циркулировать между ядрами для осуществления распределённой обработки.
Проблема несколько облегчается тем фактом, что квантовые компьютеры используют оптические фотоны для передачи данных. «Это фактически единственный способ перемещения квантовой информации из одного места в другое», – подчеркнул Бхаскар.
Однако, по его словам, большого объёма светового сигнала не требуется. «На самом деле, это самый слабый сигнал, какой только можно представить. Речь идёт об одиночных оптических фотонах, проходящих по волокну один за другим».
Основные оптические потери происходят на интерфейсах квантовых компьютеров, что и вызывает узкие места, объяснил Бхаскар. Именно здесь оборудование Lightsynq призвано ускорить скорость обмена данными между разными ядрами.
По мнению Бхаскара, компания адаптирует проверенные временем подходы, используемые в центрах обработки данных, однако для квантовых соединений требуются новые функциональные возможности, которые невозможно достичь с помощью кремния. Поэтому Lightsynq сделал ставку на алмазы.
Хотя большинство природных алмазов прозрачно, они встречаются в различных оттенках, и разные цвета алмазов ассоциируются с различными свойствами. Синтетически выращенные алмазы предоставляют всё необходимое для создания сложных квантовых связей благодаря стабильным свойствам и способности взаимодействовать со светом, заключил Бхаскар.
По словам Бхаскара, поставщик синтетических алмазов для Lightsynq, Element Six (E6), недавно инвестировал в стартап, специализирующийся на квантовом соединении, что стало продолжением многолетнего сотрудничества с командой основателей Lightsynq. Разработанные E6 материалы помогут компании Lightsynq создать межкомпонентное соединение, опираясь на передовые методы производства синтетических алмазов. «Мы изучили и разработали множество методик и патентов, связанных с созданием фотонных интегральных схем на базе алмаза», — отметил Бхаскар.
E6 продемонстрировала способность выращивать квантовые алмазы методом химического осаждения из газовой фазы, содержащие цветовые центры, позволяющие проводить вычисления в памяти. Эти цветовые центры обладают уникальными свойствами, позволяющими записывать, манипулировать и считывать информацию с помощью существующих полупроводниковых решений. Это даёт возможность создавать межсоединения, которые не требуют радикальных изменений в существующем квантовом оборудовании.
Синтетические алмазы E6 совместимы с квантовыми устройствами на самых разных платформах, начиная от атомов, ионов и фотонов и заканчивая сверхпроводящими схемами с оптическими интерфейсами.
Бхаскар сообщил, что последние инвестиции от E6 позволят Lightsynq расширить свои успехи, достигнутые в малых масштабах, и продемонстрировать, что они могут производить алмазы таким образом, чтобы это было масштабируемо. «Мы не знаем другой технологии, которая обладала бы такими же характеристиками для квантового соединения, как алмаз», – подчеркнул он.
Lightsynq – не единственная компания, работающая над технологиями, способствующими масштабированию квантовых вычислений. Например, канадская компания Photonic Inc. получила доступ к инфраструктуре Telus PureFibre, что поможет ей ускорить разработку квантовых коммуникаций следующего поколения. Использование передовой оптоволоконной сети позволит стартапу из Ванкувера протестировать свои квантовые технологии и приложения в реальных условиях.
Источник: https://www.eetimes.com/startup-explores-diamonds-for-quantum-interconnect/
