Машина, которая думает быстрее света: Helios открывает новую эру вычислений
Новый квантовый компьютер Helios, созданный учёными из компании Quantinuum, уже называют "прыжком в будущее вычислений". Эта машина не просто увеличивает мощность, а фактически задаёт новый стандарт того, на что способны квантовые технологии.
Эволюция квантовой мощности
Helios стал результатом многолетней работы исследователей, стремившихся приблизить теоретические возможности квантовых систем к реальному применению. Его основа — процессор (QPU) на 98 физических кубитах, созданных из ионов бария. В уникальной конструкции "переходной ионной ловушки" кубиты располагаются кольцом с разветвлением на два стержня. Такое решение позволило снизить количество ошибок и повысить стабильность вычислений.
По данным команды Quantinuum, Helios способен выполнять операции с точностью 99,921% при взаимодействии кубитов и 99,9975% при однокубитных вычислениях. Это рекорд для отрасли, который подтверждён результатами независимых тестов, проведённых совместно с Национальной лабораторией Сандия.
"На данный момент это, без сомнения, самый мощный квантовый компьютер на Земле", — заявил директор по вычислительному проектированию и теории Quantinuum Дэвид Хейс.
Что делает Helios особенным
Главное достижение — объединение 98 физических кубитов в 48 логических. При этом на каждый логический кубит приходится всего два физических, а не десять, как предполагалось ранее. Это в пять раз эффективнее прошлых поколений машин. Такой прорыв приближает квантовые вычисления к так называемой "точке безубыточности" — моменту, когда исправленные вычисления превосходят по надёжности необработанные.
Для управления системой инженеры создали новый программный стек и язык Guppy, основанный на Python. Он обеспечивает совместимость с будущими отказоустойчивыми системами и даёт разработчикам возможность создавать программы, не опасаясь сбоев.
Helios сочетает квантовые и классические вычислительные принципы. Графические процессоры Nvidia обрабатывают поток данных об ошибках и мгновенно возвращают исправления обратно в квантовую систему. Это позволяет работать без задержек и потери когерентности.
"Мы наконец-то освоили этот механизм управления в реальном времени, необходимый для отказоустойчивости", — отметил Хейс.
Сравнение систем
| Параметр | Helios (Quantinuum) | Willow (Google, 2024) | H2-1 (Quantinuum, 2023) |
|---|---|---|---|
| Количество кубитов | 98 | 70 | 56 |
| Тип кубитов | Ионы бария | Сверхпроводящие | Ионы бария |
| Точность вычислений | 99,921% | 99,85% | 99,9% |
| Логические кубиты | 48 | 32 | 28 |
| Отказоустойчивость | Да | Нет | Частичная |
Советы шаг за шагом
| Что делать | Инструмент или сервис |
|---|---|
| Создать квантовую модель | Язык Guppy |
| Определить структуру кубитов | QPU Helios |
| Провести тесты и коррекцию ошибок | Nvidia GPU |
| Визуализировать данные | Quantinuum Analyzer |
| Оптимизировать код под Python | Guppy Compiler |
Ошибка → Последствие → Альтернатива
- Ошибка: попытка использовать классические алгоритмы в квантовой среде.
Последствие: потеря точности и ресурсов.
Альтернатива: применить гибридный подход Guppy с реальным временем коррекции ошибок. - Ошибка: увеличение количества кубитов без повышения их стабильности.
Последствие: экспоненциальный рост ошибок.
Альтернатива: использовать систему ионных ловушек, как в Helios. - Ошибка: пренебрежение коррекцией ошибок.
Последствие: сбой всей системы.
Альтернатива: внедрить QEC (quantum error correction).
А что если…
Если применить Helios для задач искусственного интеллекта, можно ускорить обучение нейросетей, симулировать химические реакции и оптимизировать логистические сети. Некоторые эксперты уже обсуждают возможность создания "цифрового близнеца" атомных процессов, что откроет путь к новым материалам и лекарствам.
Плюсы и минусы
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Высочайшая точность вычислений | Ограниченный доступ к системе |
| Эффективная коррекция ошибок | Большая стоимость оборудования |
| Совместимость с Python | Требуется охлаждение и вакуум |
| Масштабируемость | Сложность в обучении персонала |
FAQ
Как выбрать квантовый процессор для исследований?
Лучше ориентироваться на архитектуру, обеспечивающую низкий уровень ошибок, как у ионных ловушек Helios.
Сколько стоит доступ к системе Helios?
Quantinuum предлагает индивидуальные контракты для исследовательских лабораторий и корпоративных клиентов.
Что лучше: ионные или сверхпроводящие кубиты?
Ионные стабильнее и легче калибруются, но требуют более сложной инфраструктуры.
Мифы и правда
Миф: Квантовые компьютеры заменят все классические.
Правда: Они будут дополнять их, решая задачи, недоступные традиционным системам.
Миф: Чем больше кубитов, тем мощнее система.
Правда: Важнее качество кубитов и стабильность соединений.
Миф: Квантовые вычисления недоступны в реальности.
Правда: Уже сегодня они используются для симуляций и квантовой криптографии.
Исторический контекст
Первая демонстрация квантового преимущества состоялась в 2019 году, когда Google представила Sycamore. С тех пор гонка между компаниями ускорилась: IBM, Rigetti и теперь Quantinuum постепенно приближают нас к эпохе "практических" квантовых компьютеров.
Три интересных факта
-
Helios способен выполнять операции быстрее, чем классический суперкомпьютер, потребляющий энергию уровня квазара.
-
Новая система впервые показала реальное квантовое исправление ошибок в реальном времени.
-
Язык Guppy может стать основой для будущих квантовых приложений на Python.
Подписывайтесь на NewsInfo.Ru
