Το Caltech Ανεβάζει τα Qubits Ουδέτερων Ατόμων σε 6.100 με Οπτικά Πιρούνια

Περίπου τέσσερις δεκαετίες έχουν περάσει από τότε που αναπτύχθηκαν τα οπτικά πιρούνια, και συνεχίζουν να επαναπροσδιορίζουν τη φυσική, τη βιολογία και την ιατρική μέχρι σήμερα.

Τα οπτικά πιρούνια είναι ένα αξιοσημείωτο εργαλείο που μπορεί να σηκώσει και να μετακινήσει μικροσκοπικά αντικείμενα, όπως κύτταρα, άτομα, μόρια και σταγόνες, χωρίς να τα αγγίζει.

Αυτά τα εργαλεία χρησιμοποιούν εστιασμένες λέιζερ για να χειριστούν αντικείμενα. Χρησιμοποιώντας μια εξαιρετικά εστιασμένη δέσμη φωτός, είναι σε θέση να κρατούν μικροσκοπικά και υπομικροσκοπικά σωματίδια σταθερά σε τρεις διαστάσεις.

Η δέσμη εστιάζεται από ένα υψηλής ποιότητας μικροσκόπιο σε μια κουκκίδα, δημιουργώντας ένα «οπτικό παγίδα» που κρατά ένα σωματίδιο. Αυτό το σωματίδιο υφίσταται δυνάμεις που αποτελούνται από σκέδαση φωτός και δυνάμεις κλίσης λόγω της αλληλεπίδρασής του με το φως.

Αναπτύχθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Arthur Ashkin το 1986, ο οποίος έλαβε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής για αυτό το 2018, τα οπτικά πιρούνια επιτρέπουν στους επιστήμονες να μελετούν μεμονωμένα βακτήρια, ένα σπερματοζωάριο, αλυσίδες DNA, την αλληλεπίδραση μεμονωμένων σωματιδίων με φως, και πολλά άλλα.

Σήμερα, αυτά τα επιστημονικά όργανα αποτελούν τη βάση για πολλά κορυφαία πειράματα στην προσομοίωση και την κβαντική υπολογιστική.

Για παράδειγμα, επιστήμονες από το Τμήμα Πειραματικής Φυσικής και το Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής και Πληροφορικής (IQOQI) έχουν πρόσφατα παγιδεύσει μεμονωμένα άτομα ερβίου¹ σε διατάξεις οπτικών πιρούνων για πρώτη φορά, επεκτείνοντας τη χρήση αυτών των εργαλείων πέρα από απλά συστήματα σε πιο σύνθετα κβαντικά πειράματα.

Τέτοιου είδους πειράματα, που παγιδεύουν δεκάδες έως εκατοντάδες ατομικά qubits, έχουν πρόσφατα πετύχει διατάξεις περίπου χίλιων ατόμων.

Η κλιμάκωση αυτής σε χιλιάδες ατομικά qubits με χαμηλές απώλειες, μεγάλους χρόνους συνεκτικότητας και υψηλή πιστότητα απεικόνισης, που είναι κρίσιμη για την πρόοδο στην κβαντική διόρθωση σφαλμάτων, παρόλα αυτά, αποτελεί μεγάλη πρόκληση.
Swipe to scroll →

Ωστόσο, αυτό έχει πλέον αποδειχθεί πειραματικά από ερευνητές του Caltech. Έχουν παγιδεύσει με επιτυχία 6.100 ουδέτερα άτομα σε περίπου 12.000 θέσεις χρησιμοποιώντας μια διάταξη οπτικών πιρούνων. Ταυτόχρονα, ξεπέρασαν την «κατάσταση τέλειας απόδοσης για αρκετές μετρικές που υποστηρίζουν την επιτυχία της πλατφόρμας», σημείωσε η ομάδα.

Οι ερευνητές έδειξαν χρόνο συνεκτικότητας 12,6(1) δευτερόλεπτα, που αποτελεί ρεκόρ για υπερπλεγματικά qubits σε διάταξη οπτικών πιρούνων. Διαρκώντας περίπου 23 λεπτά, πέτυχαν ρεκόρ υψηλής αντοχής απεικόνισης 99,98952(1)% με ακρίβεια απεικόνισης πάνω από 99,99%. 

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η καθολική κβαντική υπολογιστική θα μπορούσε σύντομα να γίνει πραγματικότητα. 

Γιατί η Διόρθωση Σφαλμάτων Κυριαρχεί στον Οδικό Χάρτη της Κβαντικής Υπολογιστικής

Η κβαντική υπολογιστική έχει κερδίσει το ενδιαφέρον ερευνητών και εταιρειών παγκοσμίως. 

Σύμφωνα με αναλυτές της BofA, η αγορά κβαντικής υπολογιστικής αναμένεται να φτάσει σε αποτίμηση περίπου 4 δισεκατομμυρίων δολαρίων στις αρχές της επόμενης δεκαετίας. 

«Η υπόσχεση της κβαντικής υπολογιστικής είναι πραγματική», δήλωσαν οι αναλυτές σε σημείωμα προς πελάτες, προσθέτοντας ότι υπάρχουν ακόμη αρκετά εμπόδια στην ανάπτυξη της τεχνολογίας, και μόλις αυτά υπέρβουν, «αναμένουμε μια πολύ πιο σημαντική καμπή στα έσοδα».

Οι υποστηρικτές της κβαντικής υπολογιστικής τονίζουν το δυναμικό της να μετασχηματίσει τις χρηματοοικονομικές υπηρεσίες, την υγειονομική περίθαλψη, τη λογιστική, την κυβερνοασφάλεια, την επιστήμη των υλικών και την τεχνητή νοημοσύνη. 

Μόνο αυτήν την εβδομάδα, η HSBC Holdings ανακοίνωσε ότι πέτυχε μια παγκόσμια πρωτοπορία στη χρήση κβαντικής υπολογιστικής στις χρηματοοικονομικές αγορές. Η τράπεζα με έδρα το Λονδίνο χρησιμοποίησε τον κβαντικό επεξεργαστή Heron της IBM στο εμπόριο ομολόγων, επιτυγχάνοντας βελτίωση 34% στην πρόβλεψη της πιθανότητας ενός ομολόγου να διαπραγματευτεί σε συγκεκριμένη τιμή.

Η κβαντική επεξεργασία εφαρμόστηκε σε ανώνυμο σύνολο ευρωπαϊκών δεδομένων εμπορίας ομολόγων, όπου έδειξε τη δυνατότητα να ενισχύσει σημαντικά την αποδοτικότητα της αγοράς.

Οι πρακτικές εφαρμογές της κβαντικής τεχνολογίας σε άλλους τομείς δεν έχουν ακόμη εδραιωθεί στέρεα, με κριτικούς να υποστηρίζουν ότι όχι μόνο η επανάσταση των κβαντικών υπολογιστών είναι μακριά, αλλά και περιορισμένη.

Για παράδειγμα, στα τέλη του περασμένου έτους, η Google κυκλοφόρησε ένα νέο τσιπ που ονομάζεται Willow που, όπως δήλωσε, σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στον τομέα της κβαντικής υπολογιστικής, αλλά σημείωσε ότι το benchmark που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόδοσής του δεν έχει «γνωστές πραγματικές εφαρμογές.²» 

Παρόλα αυτά, η McKinsey εκτιμά ότι η αξία της αγοράς κβαντικής τεχνολογίας μπορεί να ανέλθει έως και 100 δισεκατομμύρια δολάρια μέσα σε μια δεκαετία.

Αυτοί οι αριθμοί βασίζονται στην προσδοκία ότι ορισμένα προβλήματα δεν μπορούν να λυθούν από κλασικούς υπολογιστές αλλά μπορούν εύκολα να αντιμετωπιστούν από κβαντικούς υπολογιστές, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε και να χειριστούμε άλλα κβαντικά συστήματα. 

Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, η κβαντική υπολογιστική αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις όσον αφορά τη διασπορά, η οποία καθιστά τα qubits ευάλωτα και επιρρεπή σε σφάλματα. Αυτό, με τη σειρά του, καθιστά τη δαπανηρή ανοχή σφαλμάτων κρίσιμη για αξιόπιστη κβαντική υπολογιστική.

Τα Qubits ή κβαντικά bits είναι ισοδύναμα με τα bits σε κλασικούς υπολογιστές. Αλλά ενώ τα κλασικά bits είναι πάντα είτε 1 είτε 0, τα κβαντικά bits μπορούν να είναι και τα δύο ταυτόχρονα μέχρι να μετρηθεί η κατάσταση τους, και οι καταστάσεις πολλαπλών qubits μπορούν επίσης να είναι εμπλεγμένες. 

Αυτά τα δύο φαινόμενα, η υπέρθεση (η ικανότητα ενός qubit να υπάρχει σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα) και η εμπλοκή (η ικανότητα των qubits να συνδέονται και να μοιράζονται την ίδια κατάσταση ανεξάρτητα από την απόσταση), δίνουν στους κβαντικούς υπολογιστές δυνατότητες που οι κλασικοί υπολογιστές δεν έχουν.

Και τα δύο, ωστόσο, είναι πολύ ευαίσθητες καταστάσεις που μπορούν εύκολα να καταστραφούν από την παραμικρή αλληλεπίδραση με το περιβάλλον.

Από την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή μέχρι τις αλλαγές θερμοκρασίας, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν να καταρρεύσουν αυτές τις ιδιότητες, οδηγώντας σε ανακριβή αποτελέσματα. Έτσι, αυτή η ευθραυστότητα είναι ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην κλιμακωτή και ισχυρή κβαντική υπολογιστική, και συνεπώς, ένα πολύ της έρευνας στον τομέα εστιάζει στην κβαντική διόρθωση σφαλμάτων (QEC).

Ένας από τους τρόπους με τους οποίους οι ερευνητές αντισταθμίζουν την ευθραυστότητα των qubits και διορθώνουν σφάλματα είναι η κατασκευή κβαντικών υπολογιστών με επιπλέον, πλεονάζοντα qubits. Αυτό σημαίνει ότι ένας ανθεκτικός κβαντικός υπολογιστής θα έχει εκατοντάδες χιλιάδες qubits.

Η Καταγραφική Διάταξη Ουδέτερων Ατόμων του Caltech Ισορροπεί Ποσότητα & Ποιότητα

Εργαζόμενοι προς την κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή με πολλά qubits για τη διόρθωση τυχόν σφαλμάτων, μια ομάδα ερευνητών στο Caltech έχει θέσει ρεκόρ δημιουργώντας τη μεγαλύτερη διάταξη qubits που έχει συναρμολογηθεί.

Συνολικά, 6.100 qubits ουδέτερων ατόμων έχουν περιοριστεί σε ένα πλέγμα χρησιμοποιώντας λέιζερ. Προηγουμένως, αυτό το είδος διατάξεων περιείχε μόνο εκατοντάδες qubits.

Δημοσιεύτηκε στο Nature, η μελέτη με τίτλο «Διάταξη πιρούνων με 6100 εξαιρετικά συνεκτικά ατομικά qubits³» περιγράφει το ορόσημο, το οποίο χρησιμοποίησε ουδέτερα άτομα. 

Τα ουδέτερα άτομα είναι άτομα χωρίς καθαρό ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με αυτόν των ηλεκτρονίων. 

Αξιοποιώντας τα εσωτερικά επίπεδα ενέργειας τους, οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα ουδέτερα άτομα ως qubits. Τα επίπεδα ενέργειας μπορούν να ελεγχθούν και να χειριστούν με λέιζερ και μαγνητικά πεδία για την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών.

Επειδή είναι ουδέτερα, τα άτομα δεν αλληλεπιδρούν έντονα μεταξύ τους, καθιστώντας δυνατό το παγίδευμα μεγάλων διατάξεων ατόμων και επιτρέποντας την κατασκευή κβαντικών επεξεργαστών μεγάλης κλίμακας. Επιπλέον, τα ουδέτερα άτομα εμφανίζουν μεγάλους χρόνους συνεκτικότητας, ένας ακόμη παράγοντας που τα καθιστά ωφέλιμα για κβαντικούς υπολογισμούς.

Αλλά, φυσικά, υπάρχουν προκλήσεις όσον αφορά την ανάγκη ακριβούς ελέγχου του παγιδευτικού, ψύξης και χειρισμού.

«Αυτή είναι μια συναρπαστική στιγμή για την κβαντική υπολογιστική με ουδέτερα άτομα. Μπορούμε τώρα να δούμε ένα μονοπάτι προς μεγάλους κβαντικούς υπολογιστές με διόρθωση σφαλμάτων. Τα δομικά στοιχεία είναι στη θέση τους.»

– Κύριος ερευνητής της μελέτης, Manuel Endres & πρόεδρος φυσικής στο Caltech

Καθοδηγούμενη από τους αποφοίτους του Caltech Hannah Manetsch, Gyohei Nomura και Elie Bataille, η μελέτη χρησιμοποίησε οπτικά πιρούνια για να παγιδεύσει χιλιάδες μεμονωμένα άτομα σεσεσίου (Cs) σε ένα πλέγμα. 

Για να δημιουργήσουν τη διάταξη ατόμων, διέσπασαν μια δέσμη λέιζερ σε 12.000 πιρούνια, τα οποία κράτησαν συνολικά 6.100 άτομα σε θάλαμο κενού. «Στην οθόνη, μπορούμε πραγματικά να δούμε κάθε qubit ως μια μικρή φωτεινή κουκκίδα», είπε η Manetsch. «Είναι μια εντυπωσιακή εικόνα κβανικού υλικού σε μεγάλη κλίμακα.»

Ενώ η ομάδα κατάφερε να θέσει νέο ρεκόρ σε κλίμακα, αυτή η ποσότητα δεν ήρθε εις βάρος της ποιότητας, καθώς πέτυχαν επίσης μεγάλους χρόνους συνεκτικότητας.

Η ομάδα μπόρεσε να διατηρήσει αυτά τα qubits σε υπέρθεση για περίπου 13 δευτερόλεπτα, κάτι που είναι περίπου δέκα φορές περισσότερο από ό,τι είχαν επιτύχει παρόμοιες διατάξεις στο παρελθόν. Επιπλέον, μπόρεσαν να χειριστούν μεμονωμένα qubits με ακρίβεια ως υψηλή όσο 99,98%.

Σύμφωνα με τον Nomura:

«Μεγάλη κλίμακα, με περισσότερα άτομα, συνήθως θεωρείται ότι έρχεται εις βάρος της ακρίβειας, αλλά τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι μπορούμε να κάνουμε και τα δύο. Τα qubits δεν είναι χρήσιμα χωρίς ποιότητα. Τώρα έχουμε ποσότητα και ποιότητα.»

Επιπλέον, η ομάδα έδειξε ότι μπορούν να μετακινήσουν τα άτομα εκατοντάδες μικρόμετρα (μm) διασχίζοντας τη διάταξη ενώ διατηρούν την υπέρθεση. Σκεφτείτε το σαν να ισορροπείτε ένα ποτήρι νερό ενώ τρέχετε.

«Το να προσπαθείς να κρατήσεις ένα άτομο ενώ κινείται είναι σαν να προσπαθείς να μην ανατραπεί το ποτήρι νερού. Το να προσπαθείς να διατηρήσεις επίσης το άτομο σε κατάσταση υπέρθεσης είναι σαν να είσαι προσεκτικός να μην τρέχεις τόσο γρήγορα ώστε το νερό να χυθεί.

– Manetsch

Αυτή η ικανότητα είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό των κβαντικών υπολογιστών με ουδέτερα άτομα, καθώς επιτρέπει πιο αποδοτική διόρθωση σφαλμάτων σε σύγκριση με τα υπεραγώγιμα qubits.

Η έρευνα δείχνει ότι τα ουδέτερα άτομα είναι ισχυρός υποψήφιος για την υλοποίηση κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων σε κλίμακα χιλιάδων φυσικών qubits, που είναι το επόμενο μεγάλο επίτευγμα για το πεδίο.

«Οι κβαντικοί υπολογιστές θα πρέπει να κωδικοποιούν πληροφορίες με τρόπο που να αντέχει στα σφάλματα, ώστε να μπορούμε πραγματικά να κάνουμε υπολογισμούς αξίας. Σε αντίθεση με τους κλασικούς υπολογιστές, τα qubits δεν μπορούν απλώς να αντιγραφούν λόγω του λεγόμενου θεωρήματος μη-κλωνοποίησης, έτσι η διόρθωση σφαλμάτων πρέπει να βασίζεται σε πιο λεπτές στρατηγικές.»

– Bataille

Με την κατάσταση υπέρθεσης που επιτεύχθηκε, η οποία παίζει κρίσιμο ρόλο στην επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών, η ομάδα θα εργαστεί τώρα στην εμπλοκή, για την οποία θα συνδέσει τα qubits στη διάταξή τους, επιτρέποντας στα σωματίδια να συμπεριφέρονται ως ένα.

Με την επίτευξη της κατάστασης εμπλοκής, οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούν να εκτελούν πλήρεις κβαντικούς υπολογισμούς και προσομοιώσεις. Εκμεταλλευόμενοι την εμπλοκή, οι ερευνητές θα μπορούν επίσης να κάνουν νέες επιστημονικές ανακαλύψεις.

«Είναι συναρπαστικό που δημιουργούμε μηχανές που μας βοηθούν να μάθουμε για το σύμπαν με τρόπους που μόνο η κβαντική μηχανική μπορεί να μας διδάξει.»

– Manetsch

Νέες Αρχιτεκτονικές Καταστολής Σφαλμάτων & Αποτελέσματα Υπερ-Εμπλοκής

Ο Endres και η ομάδα του εργάζονται στην κβαντική υπολογιστική εδώ και πολύ καιρό. Ειδικεύεται στον έλεγχο μεμονωμένων ατόμων χρησιμοποιώντας οπτικά πιρούνια για να μελετήσει θεμελιώδεις ιδιότητες κβαντικών συστημάτων. 

Πέρα από το ρεκόρ-σπαστικό σύστημα κβαντικής υπολογιστικής που ελέγχει πάνω από 6.000 μεμονωμένα άτομα, τα πειράματα της ομάδας του οδήγησαν σε νέες τεχνικές διαγραφής σφαλμάτων σε κβαντικές μηχανές και σε μια νέα συσκευή που μπορεί να παρέχει τα πιο ακριβή ρολόγια του κόσμου.

Τον Μάιο του τρέχοντος έτους, δημοσίευσαν μια μελέτη⁴ που αντιμετωπίζει το πρόβλημα της τρέμουλας κίνησης των ατόμων, το οποίο καθιστά δύσκολο τον έλεγχο του συστήματος. Αυτό που έκαναν ήταν να χρησιμοποιήσουν το ίδιο το πρόβλημα για την κωδικοποίηση κβαντικής πληροφορίας.

«Δείχνουμε ότι η κίνηση των ατόμων, η οποία συνήθως θεωρείται πηγή ανεπιθύμητου θορύβου σε κβαντικά συστήματα, μπορεί να μετατραπεί σε δύναμη.»

Ο συν-ηγέτης της μελέτης, Adam Shaw

Το πείραμά τους κωδικοποίησε την κβαντική πληροφορία στην κίνηση των ατόμων και οδήγησε σε κατάσταση υπερ-εμπλοκής.

Αυτό σημαίνει ότι τα μεμονωμένα ηλεκτρονικά επίπεδα και τα επίπεδα κίνησης των ζευγών υπερ-εμπλεγμένων ατόμων ήταν συσχετισμένα. Η επίδειξή τους, η πρώτη υπερ-εμπλοκή σε μαζικά σωματίδια όπως ουδέτερα άτομα ή ιόντα, υποδηλώνει ότι ακόμη περισσότερα χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να εμπλακούν ταυτόχρονα.

«Αυτό μας επιτρέπει να κωδικοποιήσουμε περισσότερη κβαντική πληροφορία ανά άτομο», είπε ο Endres. «Παίρνετε περισσότερη εμπλοκή με λιγότερους πόρους.»

Για τα πειράματά τους, ψύξανε μια διάταξη μεμονωμένων ουδέτερων αλκαλογόνων ατόμων παγιδευμένων μέσα σε οπτικά πιρούνια, επιδεικνύοντας μια νέα μορφή ψύξης μέσω «ανίχνευσης και επακόλουθης ενεργής διόρθωσης θερμικών κινητικών εξαγωγών».

Η ομάδα βασικά μετρά την κίνηση κάθε ατόμου και, ανάλογα με το αποτέλεσμα, εφαρμόζει μια λειτουργία ατομικό-ατομικά.

Η τεχνική προκάλεσε τα άτομα να φτάσουν σχεδόν σε πλήρη ακινησία. Τα άτομα στη συνέχεια διεγέρθηκαν να ταλαντώσουν με πλάτος 100 νανόμετρα, προκαλώντας τα σε δύο διακριτές ταλαντώσεις ταυτόχρονα, οδηγώντας την κίνηση στην κατάσταση υπέρθεσης. 

Τα μεμονωμένα άτομα στη συνέχεια εμπλέχθηκαν με ατομικά άτομα, τα οποία περαιτέρω υπερ-εμπλέχθηκαν για να συσχετίσουν την κίνηση και τα ηλεκτρονικά επίπεδα των ατόμων.

«Βασικά, ο στόχος εδώ ήταν να ωθήσουμε τα όρια του πόσο μπορούσαμε να ελέγξουμε αυτά τα άτομα. Κατασκευάζουμε ουσιαστικά ένα κουτί εργαλείων: Ξέραμε πώς να ελέγξουμε τα ηλεκτρόνια μέσα σε ένα άτομο, και τώρα μάθαμε πώς να ελέγξουμε την εξωτερική κίνηση του ατόμου ως σύνολο. Είναι σαν ένα παιχνίδι ατόμου που έχετε κυριαρχήσει πλήρως.»

– Endres

Σε άλλη μελέτη από το Caltech, μια ομάδα επιστημόνων στο Caltech Center for Quantum Computing στην πανεπιστημιούπολη επέδειξαν μια νέα αρχιτεκτονική κβαντικού τσιπ⁵ σχεδιασμένη να καταστέλλει σφάλματα. 

«Για την επιτυχία των κβαντικών υπολογιστών, χρειάζεται να έχουμε ρυθμούς σφαλμάτων περίπου δισεκατομμύρια φορές καλύτερους από ό,τι είναι σήμερα,» είπε ο Oskar Painter, επικεφαλής κβαντικού υλικού στην AWS και καθηγητής φυσικής στο Caltech. Ενώ οι ρυθμοί σφαλμάτων μειώνονται, αυτό συμβαίνει αργά, «περίπου κατά παράγοντα δύο κάθε δύο χρόνια», έτσι, για να επιταχύνουν αυτή τη διαδικασία, αναπτύσσουν μια νέα αρχιτεκτονική τσιπ, αν και είναι «ένα πρώιμο δομικό στοιχείο».

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν cat qubits, που έχουν σημαντικά μειωμένα σφάλματα bit-flip, με σφάλματα phase-flip να είναι τα μόνα που απομένουν για διόρθωση. Αυτό σημαίνει ότι οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν έναν κώδικα επανάληψης. Στο νέο τους τσιπ που ονομάζεται Ocelot, ένας κλασικός κώδικας επανάληψης σημαίνει όχι ανάγκη για τόσα πολλά qubits για τη διόρθωση σφαλμάτων.

«Έχουμε επιδείξει μια πιο κλιμακώσιμη αρχιτεκτονική που μπορεί να μειώσει τον αριθμό των επιπλέον qubits που απαιτούνται για τη διόρθωση σφαλμάτων έως και 90 τοις εκατό.»

– Fernando Brandão, καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής στο Caltech και διευθυντής εφαρμοσμένης επιστήμης στην AWS

Για να το επιτύχουν αυτό, το τσιπ Ocelot συνδυάζει πέντε cat qubits, ειδικά κυκλώματα buffer για τη σταθεροποίηση των ταλαντώσεών τους, και τέσσερα υποστηρικτικά qubits για την ανίχνευση σφαλμάτων φάσης. Ο κώδικας επανάληψης έχει αποδειχθεί αποτελεσματικός στο εντοπισμό των σφαλμάτων phase flip, βελτιώνοντας την απόδοση καθώς ο κώδικας αυξάνεται από τρία σε πέντε cat qubits.

Επένδυση στην Κβαντική Τεχνολογία

Τώρα, ένας από τους πιο καθαρούς παίκτες στην κβαντική υπολογιστική στην αγορά είναι IonQ (IONQ ), που λαμβάνει την προσέγγιση παγιδευμένων ιόντων για να κάνει την τεχνολογία πραγματικότητα. Αυτό που πραγματικά το κάνει να ξεχωρίζει είναι οι πύλες υψηλής πιστότητας, η ενσωμάτωση με μεγάλες πλατφόρμες cloud, οι επιθετικές εξαγορές και η ισχυρή ανάπτυξη πατεντών, αν και το κόστος κλιμάκωσης παρουσιάζει ένα μεγάλο πρόβλημα.

IonQ (IONQ )

Ιδρύθηκε μια δεκαετία πριν βασιζόμενη σε χρόνια έρευνας στο Πανεπιστήμιο του Maryland και στο Duke University, η IonQ αναπτύσσει κβαντικούς υπολογιστές παγιδευμένων ιόντων. Ο σκοπός της εταιρείας είναι να φέρει αυτήν την τεχνολογία σε εμπορικές, βιομηχανικές και ακαδημαϊκές εφαρμογές. 

Για αυτό, η εταιρεία εστιάζει στα ιονισμένα άτομα, που πιστεύει ότι μπορούν να επιτρέψουν στους υπολογιστές της να εκτελούν πιο σύνθετους υπολογισμούς για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και με λιγότερα σφάλματα.

Μόλις αυτόν τον μήνα, η IonQ δήλωσε ότι έχει επιτύχει πάνω από 99,9% πιστότητα πύλης δύο qubits στις πλατφόρμες ανάπτυξης μπαρίου, φέρνοντάς την πιο κοντά στο εμπορικό της σύστημα, IonQ Tempo.

Αυτό το ορόσημο «σημαίνει ένα κρίσιμο όριο για συστήματα επιχειρηματικού επιπέδου», είπε ο SVP Engineering and Technology της IonQ, Dean Kassmann, σημειώνοντας ότι «όσο υψηλότερη είναι η εγγενής πιστότητα των πυλών, τόσο λιγότερη διόρθωση σφαλμάτων απαιτείται σε όλες τις μορφές. Η υψηλότερη πιστότητα είναι επίσης απαραίτητη για ταχύτερες, πιο ακριβείς κβαντικές εφαρμογές.»

Η χρήση ιόντων μπαρίου ως qubits αποτελεί μια αλλαγή από τα ιόντα υδράργυρου που η εταιρεία χρησιμοποίησε για το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας της. Τα ιόντα μπαρίου έχουν επιλεγεί για τις αυξημένες ταχύτητες πυλών, το υψηλότερο όριο εγγενούς πιστότητας, τη μεγαλύτερη σταθερότητα, τα χαμηλότερα σφάλματα προετοιμασίας/μέτρησης (SPAM) και τη συνολική ανώτερη απόδοση. 

Η IonQ διαθέτει επίσης ένα ισχυρό χαρτοφυλάκιο πατεντών που έχει πλέον ξεπεράσει τις 1.000, κάτι που, σύμφωνα με την εταιρεία, την τοποθετεί σε θέση να αναπτύξει κλιμακώσιμα, υψηλής απόδοσης, οικονομικά αποδοτικά συστήματα, επιταχύνοντας το χρονοδιάγραμμα για ασύγκριτο εμπορικό κβαντικό πλεονέκτημα.

As of Sep 29, 2025, IONQ closed at $64.26 (all-time high $75.14 on Sep 23, 2025). That’s about 7.4× above the $8.74 close on Sep 30, 2024. Year-to-date performance varies by source window but is broadly ~+50–90%. Market cap is roughly $20–22B.

The company has an EPS (TTM) of -2.02 and a P/E (TTM) of -33.35.

As for its financials, IonQ reported $20.7 million in revenue for the second quarter ended June 30, 2025. Net loss was $177.5 million. Cash, cash equivalents, and investments at the end of the period were $656.8 million.

During this quarter, the company strengthened its balance sheet through the largest equity investment from a single institution in the industry. IonQ also completed the acquisition of quantum interconnect company Lightsynq and space tech company Capella, and proposed the acquisition of Oxford Ionics for $1.075 billion.

«Ο συνδυασμός της εξειδίκευσης υλικού και λογισμικού της IonQ με την υλοποίηση του Oxford για ιόντα‑παγίδα‑σε‑τσίπ παρέχει στην ομάδα, το IP, την τεχνολογία και την ορμή για να επιτύχει 800 λογικά qubits το 2027 και 80.000 λογικά qubits το 2030.»  

– CEO Niccolo de Masi

In the second quarter, IonQ reported achieving up to a 20× speed-up in a quantum-accelerated computational chemistry workflow (for drug development) in collaboration with AstraZeneca (AZN ), NVIDIA (NVDA ), and AWS.

Τελευταία Νέα και Ανάπτυξη Μετοχών IonQ (IONQ)

Συμπέρασμα

Η κβαντική τεχνολογία αναμένεται ευρέως να επαναπροσδιορίσει βιομηχανίες λύνοντας σύνθετα προβλήματα. Το ρεκόρ‑σπαστικό πείραμα στο Caltech δείχνει ότι η κβαντική υπολογιστική μεγάλης κλίμακας, διορθωμένη σφαλμάτων, μπορεί να πλησιάζει την πραγματικότητα.

Με τέτοιες έρευνες, μαζί με νέες αρχιτεκτονικές, προόδους στα υλικά και εμπορικούς παίκτες που επιταχύνουν την ανάπτυξη, η κβαντική τεχνολογία θα μπορούσε να γίνει ένα καθολικά εφαρμόσιμο εργαλείο στα επόμενα χρόνια, επιτρέποντας επιστημονικές και κοινωνικές επαναστάσεις.

Κάντε κλικ εδώ για μια λίστα με τις κορυφαίες εταιρείες κβαντικής υπολογιστικής.

References

1. Grün, D. S., White, S. J. M., Ortu, A., Di Carli, A., Edri, H., Lepers, M., Mark, M. J. & Ferlaino, F. (2024). Optical Tweezer Arrays of Erbium Atoms. Physical Review Letters, 133, 223402. Δημοσιεύτηκε 26 Νοέμβριος 2024. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.223402
2. Neven, H. (2024, December 9). Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip. Google Research Blog. Retrieved from https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
3. Manetsch, H. J., Nomura, G., Bataille, E., et al. (2025). A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits. Nature. Δημοσιεύτηκε 24 Σεπτέμβριος 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09641-4
4. Manetsch, H. J., Nomura, G., Bataille, E., Leung, K. H., Lv, X. & Endres, M. (2025). A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits. Nature. (Version of Record), published 24 Σεπτέμβριος 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09641-4
5. Putterman, H., Noh, K., Hann, C. T., et al. (2025). Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits. Nature, 638, 927–934. (Version of Record), published 26 Φεβρουάριος 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08642-7