Te is vehetsz kvantumszámítógépet Kínából, ha van rá 5000 dollárod
Asztali kvantumszámítógépet dob piacra egy kínai startup; a sencseni SpinQ Technology által fejlesztett gép nagyjából 5000 dollárba fog kerülni. A gépet alapvetően oktatási célokra használnák, a fő vásárlói az egyetemek és főiskolák lehetnek.
A SpinQ-nak nem ez az első kvantumszámítógépe. A vállalat tavaly dobta piacra az első modelljét; az 55 kilogrammos eszközért 50000 dollárt kértek. Az új gép, ami várhatóan 2021 végén fog megjelenni, egyszerűbb felépítésű, könnyebben hordozható, és jóval kedvezőbb árú, mint a korábbi verzió. Ha megjelenik alighanem ez lesz a világ legolcsóbb, oktatási intézményeknek szánt kvantumszámítógépe.
Dimetilfoszfittel a Grover-algoritmusokkal
A klasszikus kvantumszámítógépek teljesítménye 50 kvantumbit (qubit) körül mozog, az áruk nagyjából tízmillió dollár – ehhez képest a SpinQ gépe gyakorlatilag ingyen van. A több nagyságrendnyi árcsökkenésből is sejthető, hogy a gép teljesítménye meg sem közelíti a csúcsragadozókét, ami igaz is: a SpinQ kvantumszámítógépe nagyjából 2 qubittel tud dolgozni, és a mágneses magrezonancia (nuclear magnetic resonance, NMR) elvére épül.
Az NMR a kiválasztott speciális molekulákat csapdába ejti egy erős mágneses térben, majd rádiófrekvenciás impulzusoknak teszi ki őket, így manipulálva az atomok spinjét, azaz a térbeli forgásirányát. Az impulzusok leadása után a nyugalmi állapotba kerülő atomok saját rádiófrekvenciás jeleket bocsátanak ki, amik felfedik az új állapotukat. Ez elég ahhoz, hogy megváltoztassa az atomok spinjét, ami megfelel a bináris elven működő számítógépek 0-ról 1-re változtatásának –, és a szomszédos atomok spinjére is kihat. A kölcsönhatás révén a számítógép matematikai műveleteket szimulálhat, és rögzítheti a kapott eredményeket.
A SpinQ egy szerves foszforvegyületet a dimetilfoszfitet használ a számítógép működtetéséhez. A szobahőmérsékleten cseppfolyós, színtelen folyadék tetraéder-molekulákból áll, amik egy foszforatomot, egy hidrogénatomot, egy oxigénatomot, illetve két CH3O-csoportot tartalmaznak. A dimetilfoszfit ideális alapanyag a kvantumszámítógéphez, mivel a foszfor- és hidrogénatomok közti kötés elég szoros ahhoz, hogy kölcsönhatásba lépjenek egymással, ugyanakkor egymástól függetlenül is manipulálhatók. Ahhoz, hogy a foszfor- és hidrogénatomok által leadott rádiójelek észlelhető erősségűek legyenek, rengeteg molekulára van szükség; nagyjából 1015-re. A gyakorlatban ez néhány csepp folyadékot jelent, amit egy kis fiolába csepegtetve helyeznek el a számítógép mágneses terében.
Ha ismerjük a modern kvantumszámítógépek működési elvét, a SpinQ gépe félmegoldásnak tűnhet, pedig maga az eljárás nem új találmány. Korábban orvosi képalkotó berendezésekben használták a technológiát, és az első, kilencvenes évekbeli kvantumszámítógépek is hasonló elvre épültek. Akkoriban a technológia igen drága volt, mert a mágneses tér létrehozásához a folyékony hélium hőmérsékletére hűtött szupravezető mágneseket használtak, ami csak drága, ormótlan eszközökkel volt megoldható. A SpinQ ezzel szemben állandó mágneseket használ, amik Tesla-erősségű mezőket is előállíthatnak; ezek több tízezerszer erősebbek a földi tömegvonzásnál. A gép vezérlését klasszikus számítógéppel végzik, ami futtathatja a műveletekhez szükséges keretszoftvereket.
Gyenge, viszont megfizethető
Bár a számítási teljesítménye csak 2 qubit, a SpinQ gépe több fontos kvantumszámítást is elvégezhet. Dolgozhat például Grover-algoritmusokkal, amik a hagyományos algoritmusoknál jóval gyorsabban kereshetnek az adatbázisokban. Ez a művelet hagyományos pc-kkel is elvégezhető (ráadásul nagyobb hatékonysággal), de a SpinQ-t nem a teljesítménye miatt érdemes megvenni. Ne feledjük: a gépet oktatási intézményeknek tervezték, és a kvantumszámítások működési elvének szemléltetésére így is alkalmas.
A SpinQ első kvantumszámítógépéből, az ötvenezer dolláros Geminiből több kanadai, kínai és tajvani egyetem is vásárolt egy-egy példányt, de az oktatási intézmények többségének még ez is megfizethetetlen. Az olcsóbb verziótól azt várják, hogy annyival népszerűbb lesz, amennyivel olcsóbb. A vállalat szerint már készül egy új modell is, ami várhatóan 3-4 kvantumbit számítási teljesítménnyel dolgozhat.
A SpinQ eszközeinek teljesítménye nem említhető egy lapon a Google, az IBM és a Microsoft által fejlesztett kvantumszámítógépekével, de ez a technológia működési elvéből fakad: az NMR-re épülő kvantumszámítások egyik hátránya, hogy a teljesítmény ritkán haladhatja meg a 10-12 qubitet. Arról is lehetne vitatkozni, hogy egyáltalán kvantumszámításnak tekinthetők-e ezek a műveletek, de nem érdemes: a gépet oktatási célokra szánták, arra pedig így is megfelel.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: