Posible ba ang Daisy-Chaining ng mga Quantum Computer? May Sagot ang mga Mananaliksik

Pagpapalawak ng Quantum Computing

Quantum computers ay inaasahang balang araw ay magiging pangunahing teknolohiya para sa advanced na kalkulasyon sa loob ng biotechnology, material sciences, pananalapi, cryptography, at iba pang komplikadong sistema na nahihirapan ang mga silicon-based na computer na harapin.

Gayunpaman, dalawang bagay ang pumipigil sa paglaganap ng mga quantum computer.

Ang una ay kung mas maraming qubit (ang quantum na katumbas ng binary bit) sa isang sistema, mas mataas ang error, at anumang instability ay nagdudulot ng domino effect.

Maaaring maging problema na ito ng nakaraan, salamat sa kamakailang pag-unlad na ginawa ng Google (GOOGL ) at ang Willow chip nito, na nakakamit ang bumababang rate ng error habang nadadagdagan ang mga qubit.

Ang isa pang isyu ay malamang may limitasyon sa laki kung gaano kalaki ang isang indibidwal na quantum computer, katulad ng kung paano ang isang silicon chip ay maaari lamang maging ganoon kalakas bago magkaproblema sa power supply, sobrang init, atbp.

Maaaring masolusyunan din ito, salamat sa mga gawa ng mga mananaliksik sa University of Oxford. Nakagawa sila ng distributed quantum computer network, na katulad ng kung paano gumagana ang mga server na gumagamit ng silicon-based na chip, na maaaring magbukas ng daan para sa mga quantum supercomputer.

Inanunsyo nila ang kanilang mga resulta sa prestihiyosong publikasyon na Nature, sa pamagat na “Distributed quantum computing across an optical network link”.

Pagkonekta ng mga Quantum Computer

Sa kasalukuyan, ang mga quantum computer ay gumagana bilang mga hiwalay na yunit, na naglalaman ng ilang daang o marahil libong qubit para sa pinaka-advanced na mga ito.

Ang problema ay napakakumplikado ang pagpapalaki ng mga ito, dahil habang lumalaki ang sistema, mas marami ang instability at perturbasyon mula sa kapaligiran na maaaring makasira sa quantum effects na pinagbabatayan ng computer.

Kasabay nito, ang kapaki-pakinabang na kalkulasyon ay malamang mangailangan ng milyong-milyong qubit, na maglalagay sa industriya sa posibleng dead end. Hanggang sa hindi pa maaaring pagdugtung-dugtungin ang mga quantum computer.

At ito ay mas madaling sabihin kaysa gawin dahil napakaiba ng mga quantum computer sa mga silicon chip. Sa tradisyonal na computer, ang 0 at 1 ay isang electric signal na maaaring maipadala sa ibang makina nang medyo madali.

Para sa mga quantum computer, ang mismong quantum state ng mga qubit ang kailangang iparating. Ang mga quantum state na ito ay mahirap panatilihing stable maliban sa napakaespesipikong kondisyon, kadalasan ay nangangailangan ng ultra-mababang temperatura na ilang antas lamang higit sa absolute zero.

Paggamit ng Quantum Teleportation

Nakaraang Eksperimento sa Quantum Teleportation

Noong Enero 2025, iniulat namin ang unang indikasyon na ang quantum teleportation sa optical fiber ay isang posibilidad. Lumilitaw na maaari pa itong dalhin sa karaniwang optical fiber networks kasabay ng mga “normal” na data stream.

Bagaman tunog ito ay parang isang kathang-isip mula sa science-fiction na pelikula, ang quantum teleportation ay totoong phenomenon na pinag-aaralan nang mga dekada.

Nangyayari ito kapag ang 2 magkaibang particle ay “pinag-isa/bonded” nang magkasama, isang tinatawag na quantum entanglement.

Sa kasong ito, kapag ang dalawang particle ay nag-uugnay, anuman ang distansya sa pagitan nila, nagpapalitan sila ng impormasyon sa malalayong distansya — nang hindi ito pisikal na dinadala. Sa ilang kaso, maaaring mangyari na ang palitan ng impormasyon ay mas mabilis pa kaysa sa bilis ng liwanag, isang teoretikal na imposibleng pangyayari.

Ito ay isang napakahalagang unang hakbang, dahil ipinapakita na hindi na kailangan ng bagong teknolohiya upang gumana dahil maaaring magsagawa ang mga kable ng quantum teleportation sa pagitan ng mga quantum computer.

Ngunit hindi pa ito isang direktang koneksyon sa pagitan ng 2 quantum computer.

Pagkonekta ng mga Qubit

Ito ang hakbang na naabot ng mga mananaliksik sa Oxford. Gumamit sila ng optical fibers upang pagdugtung-dugtungin ang mga qubit at mapag-ugnay ang mga ito, gamit ang mga photon (mga particle ng liwanag).

Pinagmulan: Nature

Sa eksperimento sa laboratoryo, ang mga module ay pinaghiwalay ng halos 2 metro, bawat isa ay may dedikadong network at circuit qubits. Ngunit maaaring maabot din ang mas mahabang distansya.

Sa pamamagitan ng maingat na pag-aayos ng mga interaksyong ito, maaari nating isagawa ang mga logical quantum gates – ang mga pangunahing operasyon ng quantum computing – sa pagitan ng mga qubit na nasa hiwalay na quantum computer.

Ang breakthrough na ito ay nagbibigay-daan sa atin na epektibong “ikabit” ang magkakaibang quantum processor sa isang solong, ganap na konektadong quantum computer.

Dougal Main – Graduate Student sa Ion trap quantum computing research group sa Oxford

Pinagmulan: Nature

Ang uri ng quantum computer na ginamit ay trapped-ion modules. Ang mga trapped-ion quantum computer ay karaniwang may mas kaunting qubit, ngunit may napakataas na pagiging maaasahan at kahusayan, kung saan ang katulad na dami ng qubit ay nakakamit ng 100-1,000 beses na mas maaasahang resulta kumpara sa ibang pamamaraan ng quantum computing.

Pinagmulan: Quantinuum

Mataas na Kahusayan

Ang entanglement sa pagitan ng mga networked na qubit ay nakamit ng 86% fidelity.

Sa pagsasagawa ng Grover’s search algorithm, isang kapaki-pakinabang na benchmark ng pag-compute kung saan ang mga quantum computer ay lubos na nalalampasan ang mga normal na computer, ang tagumpay na rate ay 71%.

Hinahanap ng Grover’s search algorithm ang isang partikular na item sa isang malaking, hindi nakaayos na dataset nang mas mabilis kaysa sa kayang gawin ng regular na computer, gamit ang quantum phenomena ng superposition at entanglement upang magsaliksik ng maraming posibilidad nang sabay-sabay.

Ito ay kamangha-manghang mataas, lalo na kapag isinasaalang-alang na ito ay unang tagumpay bago pa man isagawa ang anumang optimization o pagpapabuti sa pamamaraan.

Epekto ng Diskubreng Ito

Quantum Supercomputers?

Binubuksan nito ang daan sa isang ganap na ibang paraan ng paggawa ng mga quantum computer, na ginagaya kung paano binubuo ang mga supercomputer mula sa magkakahiwalay na subsystem na nag-uugnayan ng kanilang mga kalkulasyon sa isa’t isa.

Ang ganitong sistema ay magiging kamangha-manghang modular, sa halip na kailanganin ang isang lalong kumplikado at napakalaking sentralisadong quantum computer.

Sa pamamagitan ng pag-uugnay ng mga module gamit ang photonic links, nakakakuha ang sistema ng mahalagang flexibility, na nagpapahintulot sa mga module na i-upgrade o palitan nang hindi naaantala ang buong arkitektura.

Dougal Main – Graduate Student sa Ion trap quantum computing research group sa Oxford

Pinagmulan: Nature

Pagbabalik ng Teknolohiyang Trapped-Ion

Hanggang ngayon, ang Teknolohiyang Trapped-Ion ang mas maaasahan, at ang pinakamalapit sa praktikal na paggamit, ngunit limitado dahil sa kahirapan ng pagdaragdag ng higit pang qubit sa isang sistema. Dahil dito, inaasahan na ang ibang mga sistema na gumagamit ng superconducting qubits ang magiging huling anyo ng quantum computer.

Kung malalampasan ng teknolohiyang trapped-ion ang limitasyong ito sa pamamagitan ng pinahusay na networking, maaaring hindi na ito totoo. Ito ay magpapaganda sa mga kumpanyang nag-espesyalisado sa larangang ito para sa mga mamumuhunan.

Kumpanya ng Trapped-Ion Quantum Computing

IonQ

Ang IonQ ay isang kumpanya ng quantum computing na gumagamit ng teknolohiyang trapped-ion, na itinatag ng mga nangungunang siyentipiko sa larangan mula sa University of Maryland at Duke University. Ito ay naging publicly listed sa NYSE noong 2021.

Ang mga platform ng IonQ quantum computing ay kayang magbigay ng 99.9% fidelity na resulta. Sa kasalukuyan, gumagamit ito ng 64-barium ion chain, na nagpoproduce ng 36-algorithmic qubit (AQ). Ang organisasyon ng chain ay nagbibigay-daan sa mas mabilis na pag-compute kumpara sa ibang disenyo ng trapped-ion nang hindi nawawalan ng fidelity.

Pinagmulan: IonQ

Inakusahan ng IonQ ang Qubitekk noong Enero 2025, na nagdagdag sa operasyon nito ng team ng kumpanya at 118 na patent sa IonQ. Ang espesyalisasyon ng Qubitekk ay sa quantum networks, gamit ang photonic interconnects, na nagpapahintulot ng quantum clusters, at nagpapaunlad ng kakayahan ng quantum internet.

Ang mga quantum network ay dapat magpadali ng napakataas na seguridad sa komunikasyon at sa huli ay magbigay-daan sa distributed quantum computing. Dahil sa bilis ng pag-usad ng larangan, ang kadalubhasaan at mga IP sa paksa na ito ay maaaring maging mahalaga para sa hinaharap ng IonQ.

Ang IonQ ay nagde-develop din ng partnership sa NKT Photonics (NKT.CO) upang makatulong sa pagbuo ng mga quantum computer na handa para sa mga data center sa hinaharap.

Nakikipagtulungan din ito sa Imec sa photonic integrated circuits at chip-scale ion trap technology upang palakihin ang bilang ng qubit ng kumpanya pati na rin ang laki ng sistema at gastos.

Sa halip na bumuo ng sarili nitong SDK (Software Development Kit), sinusuportahan ng kumpanya ang lahat ng pangunahing SDK nang sabay-sabay, at nakikipagtulungan sa maraming nangungunang kumpanya para sa pag-develop ng mga bagong aplikasyon ng quantum computing.

Pinagmulan: IonQ

Ang IonQ ay pinakamalapit sa isang purong quantum computing stock para sa mga mamumuhunan na hindi interesado sa pangunahing gawain ng ibang lider tulad ng Google, Intel, IBM, o Honeywell.

Kaya kasama ang kakumpitensya nitong Quantinuum, bahagi ng Honeywell, ang IonQ ay mas malapit na makabuo ng komersyal na quantum computer, na nakatuon sa mataas na fidelity, mas kaunting bilang ng qubit na trapped-ion system.

Ang maagang tagumpay nito ay nakatulong upang makabuo ng matibay na network ng mga partnership sa ibang mga innovator ng quantum computing upang patuloy na itulak ang teknolohiyang ito pasulong, kasama ang kamakailang pagtuon muli sa networked quantum computers.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P., et al.(2025) Distributed quantum computing across an optical network link. Nature 638, 383–388. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x}