Google lanserar försök att bygga sin egen kvantdator

Google är på väg att börja designa och bygga hårdvara för en kvantdator, en typ av maskin som kan utnyttja kvantfysiken för att lösa problem som skulle ta en konventionell dator miljontals år.

Kvantkärna : Tekniker som utvecklats vid University of California, Santa Barbara, för att bygga den här enheten, känd som en qubit, kommer att användas för att försöka bygga en fungerande kvantdator hos Google.

Sedan 2009 har Google arbetat med den kontroversiella startupen D-Wave Systems, som säger sig göra den första kommersiella kvantdatorn . Och förra året köpte Google en av D-Waves maskiner. Men oberoende tester som publicerades tidigare i år fann inga bevis för att D-Waves dator använder kvantfysik för att lösa problem mer effektivt än en konventionell maskin.

Nu John Martinis , en professor vid University of California, Santa Barbara, har gått med Google för att etablera ett nytt kvanthårdvarulabb nära universitetet. Han kommer att försöka göra sina egna versioner av den typen av chip inuti en D-Wave-maskin.

Martinis har ägnat mer än ett decennium åt att arbeta på en mer beprövad metod för kvantberäkning och byggt några av de största, mest felfria systemen av qubits, de grundläggande byggstenarna som kodar information i en kvantdator.

Vi skulle vilja tänka om designen och göra qubits på ett annat sätt, säger Martinis om hans försök att förbättra D-Waves hårdvara. Vi tror att det finns en möjlighet i hur vi bygger våra qubits för att förbättra maskinen. Martinis har tagit en gemensam position med Google och UCSB som gör att han kan fortsätta sin egen forskning vid universitetet.

Kvantdatorer kan vara oerhört snabbare än någon befintlig dator vid vissa problem. Det beror på att qubits som arbetar tillsammans kan använda kvantmekanikens egenheter för att snabbt kasta bort felaktiga vägar till en lösning och komma in på den rätta. Men qubits är knepiga att använda eftersom kvanttillstånd är så känsliga.

Chris Monroe , en professor som leder ett kvantberäkningslabb vid University of Maryland, välkomnade nyheten att en av de ledande lamporna inom området skulle arbeta med frågan om huruvida design som D-Waves kan vara användbar. Jag tycker att det här är en fantastisk utveckling att låta legitima forskare prova, säger han.

Sedan D-Wave visade upp sin första maskin 2007 har D-Wave irriterat akademiska forskare genom att göra anspråk på sina datorer utan att ge de bevis som dess kritiker säger behövs för att säkerhetskopiera dem. Däremot har företaget lockat över 140 miljoner dollar i finansiering och sålde flera av sina maskiner (se CIA och Jeff Bezos Bet on Quantum Computing ).

Det råder ingen tvekan om att D-Waves maskin kan utföra beräkningar. Och forskning publicerades 2011 visade att maskinens chip innehåller rätt typ av kvantfysik som behövs för kvantberäkning. Men det saknas bevis för att den använder den fysiken på det sätt som behövs för att låsa upp de enorma snabbheterna som utlovas av en kvantdator. Det kan vara att lösa problem med enbart vanlig fysik.

Martinis tidigare arbete har varit fokuserat på den konventionella metoden för kvantberäkning. Han satte en ny milstolpe på området i april, när hans labb meddelade att det kunde fungera fem qubits tillsammans med relativt låga felfrekvenser . Större system med sådana qubits kan konfigureras för att köra nästan vilken typ av algoritm som helst beroende på problemet, ungefär som en konventionell dator. För att vara användbar skulle en kvantdator förmodligen behöva byggas med tiotusentals qubits eller mer.

Chipet i hjärtat av D-Waves senaste maskin har 512 qubits, men de är kopplade till en annan, mer begränsad, komponent känd som en quantum annealer. Den kan bara köra en specifik algoritm som används för en specifik typ av problem som kräver att man väljer det bästa alternativet i en situation med många konkurrerande krav – till exempel att bestämma den mest effektiva leveransvägen runt en stad.

Martinis var medförfattare på ett papper publicerad i Vetenskap tidigare i år som tog den mest rigorösa oberoende titt på en D-Wave-maskin hittills. Den drog slutsatsen att i testerna som kördes på datorn fanns det inga bevis för kvanthastighetsuppgång. Utan det, säger kritiker, är D-Wave inget annat än en överhypad, och ganska konstig, konventionell dator. Företaget menar att testerna av dess maskin innebar fel typ av problem för att visa dess fördelar.

Martinis arbete på D-Waves maskin ledde honom till samtal med Google och till hans nya position. Teori och simulering tyder på att det kan vara möjligt för glödgare att leverera kvanthastigheter, och han anser att det är en öppen fråga. Det finns en riktigt intressant vetenskap som folk försöker ta reda på, säger han.

Martinis tror att hans teknik för att tillverka qubits skulle kunna göra bättre kvantglödgare. Specifikt hoppas han kunna göra en vars qubits mer stabilt kan upprätthålla ett kvanttillstånd känt som en superposition - effektivt både 0 och 1 samtidigt. Qubits av D-Waves maskin kan bibehålla superpositioner under perioder som bara varar i nanosekunder. Martinis har byggt qubits som kan göra det så länge som 30 mikrosekunder, säger han.

Martinis gör sina qubits från aluminiumkretsar byggda på safirskivor och kyler dem till 20 millikelvin - en bråkdel över absoluta noll - så att de blir supraledande. D-Waves chip kräver liknande kylning för att fungera, men har kretsar gjorda av ett supraledande material som kallas niob, ovanpå kiselskivor. Martinis håller på att gå över till att göra sina egna qubits på kisel och tror att vissa elektriska isolatormaterial som används i D-Waves chips kan begränsa dess prestanda.

Google har dock inte gett upp D-Wave. I en online uttalande , ledaren för Googles kvantforskning sa att de två företagen kommer att fortsätta att arbeta tillsammans och att Googles D-Wave-dator kommer att uppgraderas med en ny 1 000 qubit-processor när den blir tillgänglig.

Dölj