Ирландский стартап Equal1 представил Bell-1 — первый в мире квантовый компьютер на основе кремния, который можно установить в стойку в стандартном центре обработки данных. Он весит около 200 кг и для работы на мощности 1600 Вт требует только обычную электрическую розетку.
Технические характеристики Квантового сервера Bell-1
Bell-1 оснащён 6-кубитной системой квантовой обработки данных UnityQ, которая работает при сверхнизкой температуре 0,3 Кельвина (-272,85 °C) с использованием автономной запатентованной системы охлаждения, которая устраняет необходимость во внешних холодильных установках. Это инженерное чудо позволяет достичь одной из самых низких температур в известной Вселенной, работая в шумной, выделяющей тепло среде стандартного центра обработки данных.
- Размеры: стандартная серверная стойка 600 мм × 1000 мм × 1600 мм
- Вес: Приблизительно 200 кг
- Потребляемая мощность: 1600 Вт (сравнимо с высокопроизводительным графическим сервером)
- Источник питания: стандартная однофазная розетка 110 В/220 В
- Показатели производительности: точность однокубитного гейта 99,40%, точность гейта CZ 98,40%, точность считывания более 99,9%
- Перспективный путь развития: предназначен для поддержки интеграции технологии квантовых систем на кристалле (QSoC), что позволяет модернизировать оборудование для увеличения количества кубитов и вычислительных возможностей
Технология кремниевых кубитов Equal1
Кремниевая технология кубитов Equal1 представляет собой значительный шаг вперёд в области квантовых вычислений. Она использует кремний-германиевые (SiGe) КМОП-совместимые процессы для создания высокопроизводительных квантовых систем. Их массив из шести кубитов достиг впечатляющих показателей: 99,4% точности однокубитных вентилей со скоростью 84 нс и 98,4% точности двухкубитных вентилей со скоростью 72 нс. Эти результаты демонстрируют пригодность кремния в качестве платформы для квантовых вычислений.
Подход компании сосредоточен на кремниевых спиновых кубитах, в которых информация кодируется в состояниях спина электрона, обеспечивая большую устойчивость к внешним воздействиям. Платформа UnityQ Quantum-System-on-Chip от Equal1 оснащена инновационным чипом криогенного контроллера с адаптивной коррекцией ошибок на основе ИИ, что позволяет оптимизировать работу в реальном времени. Эта стратегия интеграции в сочетании с возможностью использовать существующую инфраструктуру производства полупроводников делает технологию Equal1 практичным способом создания квантовых систем, которые в конечном итоге могут масштабироваться до миллионов кубитов.
Криохлаждение при температуре 0,3 Кельвина
Запатентованная система криогенного охлаждения Bell-1 представляет собой значительный технический прорыв в области квантовых вычислений. Автономный блок с замкнутым циклом обеспечивает рабочую температуру 0,3 Кельвина (-272,85°C), что примечательно, учитывая, что для большинства квантовых компьютеров требуется температура от 10 до 100 милликельвинов (-273,14°C до -273,15°C). Это нововведение устраняет необходимость во внешних холодильниках для разбавления, которые обычно используются в квантовых системах, значительно упрощая развёртывание и сохраняя сверхнизкую температуру, необходимую для квантовых операций.
Компактная интеграция системы охлаждения в стандартный сервер, устанавливаемый в стойку, особенно примечательна, если учесть связанные с этим термодинамические трудности. Согласно законам физики, охлаждение становится всё более сложным по мере приближения температуры к абсолютному нулю, однако компания Equal1 разработала решение, которое поддерживает эти экстремальные условия, потребляя всего 1600 Вт энергии от стандартной электрической розетки. Такое сочетание экстремальной охлаждающей способности с практическими требованиями к питанию представляет собой важный шаг на пути к тому, чтобы сделать технологию квантовых вычислений доступной за пределами специализированных исследовательских центров.
Переосмысление квантовых вычислений
Bell-1 представляет собой значительный отход от традиционных систем квантовых вычислений по нескольким ключевым параметрам. В отличие от квантовых компьютеров первого поколения, для которых требуются специализированные помещения со сложной инфраструктурой, Bell-1 напрямую интегрируется в существующие высокопроизводительные вычислительные среды. Этот квантовый компьютер на основе кремния заметно меньше большинства квантовых систем, представленных на рынке, что делает его пригодным для коммерческого использования.
- Размер и интеграция: в то время как обычные квантовые компьютеры занимают целые комнаты с обширным вспомогательным оборудованием, Bell-1 помещается в стандартную стойку центра обработки данных наряду с классическим вычислительным оборудованием
- Подход к охлаждению: традиционные системы полагаются на внешние испарительные холодильники, но Bell-1 содержит собственную автономную систему криогенного охлаждения, которая достигает 0,3 Кельвина
- Требования к питанию: Bell-1 потребляет всего 1600 Вт и подключается к стандартным розеткам, в отличие от других квантовых систем, которые потребляют очень много энергии
- Архитектура на основе кремния: в конструкции Equal1 используются кремниевые кубиты, а не сверхпроводящие кубиты или захваченные ионы, которые используются во многих других квантовых компьютерах
- Практическое применение: Bell-1 представляет собой «квантовые вычисления 2.0» — переход от экспериментальных машин, используемых в исследовательских институтах, к коммерчески жизнеспособным системам, которые можно внедрять в бизнес-среде