Це схоже на сюжет свіжого науково-фантастичного бестселера, але така ідея справді розглядається серйозно. Група дослідників запропонувала нестандартний спосіб розв’язати одну з найбільших технічних проблем квантових обчислень, і якщо він колись стане реальністю, ми зовсім інакше уявлятимемо собі «хмарні обчислення».
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
У рік, коли і Amazon, і Microsoft оголосили про власні квантові процесори, сама технологія, заснована на кубітах, перестала бути спекуляцією. Кубіти працюють за принципом суперпозиції: на відміну від двійкового біта, який може бути або одиницею, або нулем, квантова частинка здатна перебувати у двох станах одночасно. Така властивість відкриває можливість для обчислень, які класичні комп’ютери просто не здатні виконати в прийнятні строки.
Але головний бар’єр лишається незмінним. Більшість кубітів функціонують коректно лише в умовах екстремального холоду, буквально на межі абсолютного нуля. Підтримка таких температур потребує величезних енергетичних витрат, і це серйозно гальмує масштабування квантових машин.
Науковці з університету KAUST у Саудівській Аравії запропонували доволі несподіваний обхідний шлях. У статті для журналу Wireless Technology вони описують ідею піднімати квантові обчислювальні установки у стратосферу за допомогою великих аеростатів. На висоті приблизно 20 км температура природним чином тримається близько -50 ° С, і ці умови можуть допомогти отримати необхідний холод без затрат енергії на охолоджувальні системи. Автори пропонують називати такі конструкції висотними квантовими обчислювальними платформами і пропонують оснащувати їх сонячними панелями та літієво-сірчаними акумуляторами.
Оскільки подібні платформи зависають над хмарами і поза зоною нестабільних погодних явищ, вони здатні накопичувати енергію вдень за допомогою сонячних батарей, а вночі переходити на живлення від акумуляторів. Це зробить їх майже автономними.
Для передачі даних на землю дослідники пропонують використовувати оптичний канал у відкритій атмосфері, де інформація передається світловими імпульсами. Подібний підхід уже продемонстрували цього року під час створення найдовшого квантового каналу зв’язку, який застосовував фотони для одночасної передачі та шифрування інформації. На випадок поганої погоди платформи можуть перемикатися на радіосигнали. Щоб компенсувати втрату якості передачі на нижчих висотах, команда пропонує використовувати додаткові кулі як проміжні ретрансляційні точки.
За їхніми розрахунками, квантовий комп’ютер із використанням кубітів на базі іонних пасток може заощадити понад 20% енергоспоживання. Такі кубіти є окремими зарядженими атомами, які утримуються в просторі електромагнітними полями і керуються лазерними імпульсами. Крім того, автори дослідження наголошують, що окремі дирижаблі можуть переміщатися між регіонами земної кулі та об’єднуватися для формування тимчасових обчислювальних кластерів. За словами одного з авторів, це дозволить створити мобільний флот, здатний надавати квантові потужності там, де вони потрібні у конкретний момент.
Попри амбітність, самі дослідники визнають, що їхній проєкт поки що існує лише як концепція. Для практичної реалізації спершу слід досягти значного прогресу у створенні компактного та стабільного квантового устаткування. Однак команда має намір продовжувати експерименти та переходити від теоретичного аналізу до перевірок, що наближені до реального застосування.
Читайте також:
- Квантовий комп’ютер проти домашнього ПК: Різниця, яка вас здивує
- Китайці навчилися моделювати масштабні квантові процеси на класичних комп’ютерах