Когда можно ожидать
появление доступного
полезного квантового компьютера.
«Для выполнения коммерчески значимых алгоритмов — таких как разработка фармацевтических препаратов, машинное обучение или финансовое моделирование, — любому квантовому компьютеру потребуются миллиарды кубитов», — написано на сайте Diraq — австралийского стартапа в области квантовых вычислений, делающего ставку в реализации универсальной архитектуры процессоров будущего на спины кремниевых квантовых точек.
Основанная в 2022 году на базе Университета Нового Южного Уэльса (UNSW —Сидней, Австралия), компания Diraq выросла из сотрудничества исследователей с различными областями специализаций, занятых в сфере квантовых вычислений. Поэтому, несмотря на свой ясельный возраст, дорожная карта проекта насчитывает уже 11 лет планомерных достижений. И вот теперь его генеральный директор Эндрю Дзурак поделился в интервью EE Times соображениями о создании к 2029 году первых собственных квантовых компьютеров компании. Он акцентирует внимание на том, что Diraq уже не станет первой компанией, создавшей так называемый полезный квантовый компьютер, но в сотрудничестве с европейской научно-исследовательской организацией Imec трёхлетний стартап нацелен на разработку и производство самых доступных из них.
По словам Дзурака, который более 25 лет занимается квантовыми технологиями в качестве профессора в UNSW, платформа, разработанная Diraq, позволит снизить производственные затраты за счёт массовой интеграции кубитов и классического кремния на одном чипе. Подтверждением этого заявления выступает сентябрьский успех Imec (Interuniversity MicroElectronics Centre — Лёвен, Бельгия) и Diraq в создании кубитов на основе кремниевых квантовых точек. Опыты показали стабильно низкие уровни ошибок — настолько, что квантовая коррекция последних уже требуется (результаты были опубликованы в Nature).
«Как минимум в ближайшие три-пять лет фактический объём чипов, которые нам нужны для нашей технологии, будет довольно небольшим, потому что технология Diraq позволяет в конечном счёте разместить миллионы кубитов на одном чипе, — прикидывает гендиректор планы на ближайшее будущее. — Мы работаем над тем, чтобы вся обработка данных выполнялась на одном чипе. На самом деле мы можем довольно долго производить устройства в небольших объёмах на Imec».
Предполагаемым сроком поставки первой системы квантовых вычислений компании названа первая половина 2029 года. Поскольку квантово-точечные кубиты стартапа, по словам Дзурака, «счастливо» работают при 1 кельвине, новая система будет сочетать и квантовые, и классические чипы в одном криогенном блоке, позволяя, в перспективе, заключить высокоэффективные, плотно упакованные квантовые процессоры в размер серверной стойки облачного хранилища. Работая при температурах примерно в 100 раз выше, чем необходимо обычным кубитам, требующим близких к абсолютному нулю показателей, спиновые кубиты квантовых точек дают возможность увеличить мощности охлаждения криогенных систем в миллион раз, просто снижая нагрузку на них. За счёт этого и получается разместить классические чипы рядом с квантовыми.
«Это действительно важный аспект нашей технологии», — поясняет Дзурак–учёный, который, тем не менее, оставаясь директором компании, уклоняется от ответа на вопросы о материале, соединяющем кубиты с классическими чипами. — Вам нужно хорошее электрическое соединение, но плохое тепловое соединение. Вам не нужно, чтобы классический чип нагревал квантовый чип. Полупроводниковые материалы — один из примеров того, что можно использовать».
Итак, сегодня устройства Diraq стабильно демонстрируют точность более 99 % при работе с двумя кубитами, созданными на технологической платформе спин-кубитов Imec. Это приближает технологии к полезности квантового компьютера — моменту, когда польза от его эксплуатации начинает превышать затраты, требуемые на его создание и работу. Именно поэтому в Imec назвали разработку Diraq важным первым шагом на пути к переносу квантовых чипов из исследовательских лабораторий в производственные цеха. Фактически, Diraq разработала базовое аппаратное обеспечение для квантовых вычислений, которое, при всей его наукоёмкости, можно производить в больших объёмах на уже существующих производствах кремниевых чипов.
«Впервые устройства на основе кремниевых МОП-транзисторов и квантовых точек, созданные с использованием промышленных технологий производства, показали такие же результаты, как и устройства, разработанные академическими кругами, — говорится в заявлении Кристиана Де Греве, директора программы по квантовым вычислениям в межуниверситетском центре, сделанным по итогам сентябрьской работы. — Это показывает, что 300-миллиметровый технологический процесс Imec для структур на основе МОП-транзисторов и квантовых точек обеспечивает малошумящую среду для кубитов, что приводит к высоким показателям точности для ряда критически важных операций с кубитами».
Однако использованные методы и полученные результаты открывают возможности для дальнейшего повышения точности квантово-точечных вычислений. Поэтому Diraq хоть и продолжит полагаться на своего бельгийского партнёра в ближайшей перспективе, но также и ведёт сотрудничество с GlobalFoundries в качестве потенциального второго поставщика. Одна из причин этого — их технология 22FDX, хорошо показавшая себя именно при криогенных температурах.
Ажиотаж и перспективы.
Дзурак высказал предположение, что квантовый вычислительный центр на базе оборудования Diraq, скорее всего, будет занимать площадь всего в несколько десятков квадратных метров. Такие перспективы дают ему возможность вести переговоры с потенциальными клиентами, которых сам гендиректор описывает в первую очередь как владельцев суперкомпьютеров и государственных лабораторий. География их обширна: это и США, и Европа, и, конечно Австралия с Японией.
Однако возможности технологии очень заинтересовали не только академические круги и промышленных корифеев отрасли, но и, как принято говорить, сильных мира сего. Небезызвестные BlackRock, Temasek и Baillie Gifford вошли в список инвесторов проекта. Конечно, куда ж без них.
Но и помимо этого успехи в привлечении капитала превзошли все ожидания стартапа. В сентябре компания PsiQuantum, возглавляемая Питом Шедболтом, одноклассником Дзурака, привлекла финансирование в размере 1 миллиарда долларов для создания первых в мире коммерчески выгодных отказоустойчивых квантовых компьютеров. Плюс — в ходе раунда финансирования компания была оценена в 7 миллиардов долларов, а по его завершении среди новых инвесторов засветилась Nvidia.
«Некоторые суммы, которые мы привлекли, поражают воображение», — отмечает Дзурак. Это говорит о том, что частный капитал, венчурные фонды и суверенные инвестиционные фонды крайне заинтересованы в инвестировании в квантовые стартапы. Тем не менее важно здесь другое: такой высокий финансовый интерес действительно может означать, что мы приближаемся к какому-то фундаментальному прорыву в вычислительных технологиях.
Diraq планирует начать продажи примерно в 2031 году и, по замыслу, уже в 2033 они выйдут на новый уровень. Однако это гонка, в которой участвует множество конкурентов.
«Мы не утверждаем, что у нас будет первый полезный квантовый компьютер, — отмечает профессор Дзурак. — К тому времени, когда мы выпустим наш первый продукт в 2029 году, их будет уже несколько. Мы считаем, что превзойдём наших конкурентов по стоимости. В этом и заключается наше отличие: снижение стоимости за счёт масштабной интеграции на кристалле».