Japan aktiverar Shunkai: vägen mot 10 000 kubiter 2031

Enligt Live Science har japanska forskare tagit Shunkai i drift, en fullstack-kvantdator baserad på neutralatomer. Systemet ska skalas upp till 10 000 kubiter före mars 2031. Shunkai beskrivs som Japans första fullstack-system av sitt slag, vilket innebär att det kombinerar mjukvara, kontrollskikt och hårdvara för att ta emot användarinmatning och leverera utdata.

Fullstack-designen är tänkt att göra systemet mer direkt användbart i forskningsmiljöer. De integrerade mjukvaru- och kontrollskikten gör teoretiskt sett att forskare kan köra experiment och algoritmer utan att behöva bygga en separat styrinfrastruktur. Shunkai-teamet uppger att externa användare och andra forskare ska få tillgång till systemet under de kommande åren.

Kenji Omori, projektledare och professor i fotomolekylära vetenskaper vid Institute of Molecular Science, sade att forskares användning av Shunkai kan få ringeffekter inom industri, akademi och regeringar världen över. Utvecklingsteamet planerar också att integrera Shunkai i ett befintligt delat superdatorcentrum och bygga en hybridanläggning för databehandling som de kallar ett kvant-GPU-center.

Så passar Shunkai in i dagens kvantteknik

Kvantdatorer bygger på kvantfysikens principer snarare än klassiska regler. De grundläggande informationsenheterna är kubiter, som kan bestå av supraledande kretsar, fångade joner eller fotoner. Kubiter kan befinna sig i tillståndet 1, tillståndet 0 eller i en superposition av båda tillstånden samtidigt – en egenskap som är central för kvantberäkning.

Kubiter är mycket känsliga. Små störningar i omgivningen kan destabilisera dem eller radera informationen de bär på, vilket gör hög precision till en fortsatt stor utmaning. Felhastigheten för kubiter uppskattas till omkring ett fel per tusen operationer, medan klassiska bitar vanligtvis har felhastigheter på omkring ett fel per miljard eller biljon operationer. En stor del av den pågående forskningen handlar om kvantfelkorrigering, där information kodas redundant över flera kubiter för att minska risken för att små fel förstör en hel beräkning.

Den övergripande strategin inom området är att först bygga kubiter av högre kvalitet och därefter öka antalet kubiter i ett system, så att kvantmaskiner på sikt kan konkurrera med de snabbaste klassiska superdatorerna.

Shunkai, som har fått sitt namn efter den japanske astronomen Harumi Shibukawa från 1600-talet, hanterar vissa av dessa begränsningar genom att använda neutralatomer som kubiter i stället för ultrakalla supraledande kretsar. Neutralatomerna fångas och hålls på plats med optiska pincetter, en teknik som arrangerar och manipulerar enskilda atomer med tätt fokuserade laserstrålar.