Любители инновационных технологий наверняка хотели бы узнать, как выглядит квантовый компьютер изнутри. Получить такую информацию в наше время очень легко благодаря открытости в этом плане компании «Гугл». Еще пару лет назад мировой гигант продемонстрировал, что представляют собой его 5 гигантских квантовых компьютеров.
Квантовый компьютер «Гугл»
Если посмотреть на квантовый компьютер без необходимого ему охлаждающего кожуха, можно будет увидеть ярусную конструкцию с большим количеством проводов, чипов и микросхем. Микросхемы, предназначенные для квантовых вычислений с кубитами, в компьютере находятся в самом нижнем ярусе. При наличии охлаждающего кожуха температура в этом месте опускается всего на долю градуса выше абсолютного нуля.
Процессор Google Sycamore: количество кубитов
Для связи с внешним миром процессор Google Sycamore в квантовом компьютере имеет десятки крошечных линий. Чип состоит из 54 кубитов, что является безусловным достижением.
В общей сложности квантовый компьютер «Гугл» использует 216 каналов коаксиального кабеля для связи с кубитами. В зависимости от необходимых условий какого-либо исследования в компьютере могут задействоваться все кубиты или только часть из них. Остальные в последнем случае отключаются.
Технология квантовых вычислений: как выглядит процессор компьютера
Состоит процессор Google Sycamore из двух частей, соединенных вместе. На фото ниже слева можно видеть интерфейс контроллера, предназначенного для связи с внешним миром. Справа на снимке — элемент микросхемы, в котором собственно и размещены кубиты, используемые для обработки данных. Если присмотреться повнимательнее, то на процессоре можно увидеть слово Google, образуемое крошечными точками иридия.
Каким образом процессор соединяется в единое устройство, можно видеть ниже. Демонстрирует главную часть квантового компьютера на экране сотрудник компании «Гугл» по имени Джимми Чен.
Линии управления
На фото ниже можно видеть линию управления квантовым компьютером «Гугл». Специалисты компании специально показали ее отдельно в демонстрационных целях. Особенностью коаксиальных кабелей квантового компьютера является, помимо всего прочего, их чрезвычайно высокая стоимость. Цена каждого их сегмента длиной в 5 см составляет 1000 долларов.
В компьютере «Гугл» такие линии управления используются для передачи электромагнитных сигналов. Последние же, в свою очередь, нужны для управления вычислениями и чтения данных обрабатывающих их кубитов.
Какие элементы есть в компьютере, помимо процессора и линий
В самой верхней части квантового компьютера «Гугл» имеются специальные каналы связи, а также оборудование, предназначенное для прокачки гелевого хладагента через машину.
Плата управления связью, используемая для отправки сигналов кубитам в квантовом компьютере имеет достаточно большие размеры. Однако, по словам сотрудников компании, со временем при увеличении количества кубитов ее можно будет делать все более маленькой.
Электрические импульсы связи с кубитами в компьютере видны на специальном осциллоскопическом дисплее. Провода от этого дисплея напрямую подключаются к процессору.
Планы «Гугл»
Со временем компания Google планирует значительно улучшить свои квантовые компьютеры. Возможно, это будет при увеличении количества кубитов, а также уменьшении количества ошибок.
Как работает квантовый компьютер
Обычные компьютеры работают на битах, способных иметь всего два состояния — 1 и 0 или «да» или «нет». Кубиты, в отличие от битов, могут иметь переходные состояния или даже состояния «да» и «нет» одновременно.
Благодаря этому квантовый компьютер является устройством гораздо более быстрым, чем обычный. К примеру, «Гугл» утверждает, что его квантовый компьютер вычисления, на которые обычному девайсу понадобилось бы 10 тыс. лет, делает всего за 3,5 минуты.
Особой ценности для потребителей такие компьютеры пока не имеют. Обычному пользователю в любом случае вполне хватит и простого компьютера. Квантовые же модели на настоящий момент — в основном лишь интересная игрушка для ученых.