Computing
QNodeOS: Unang Operating System na Nagbabago sa Quantum Networking
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ang Biglaang Pagsabog ng Quantum Computing
Quantum computing ay patuloy na umuunlad nitong mga nakaraang buwan.
Sinimulan ito sa Willow ng Google noong Disyembre 2024, marahil ang kauna-unahang scalable na quantum chip. Sinundan ito ng balita tungkol sa ang unang distributed quantum computing sa isang optical network link, na nagbukas ng daan para sa mga quantum computer na maikonekta tulad ng mga karaniwang computer sa mga dedikadong server.
Pagkatapos ay Pagkakataon ng Microsoft, kasama ang Majorana 1 chip na gumagamit ng ganap na bagong estado ng materyal, topoconductors (MSFT ).
Naging malinaw din na nagbubukas ang daan para sa pag-network ng maraming quantum computer nang magkasama.
Kasabay nito, mas malakas at maaasahang mga chip, at mas maraming interkoneksyon, malinaw na ang kapasidad sa pag-compute ng mga quantum system ay malapit nang sumabog.
Ang Susunod na Yugto ng Quantum Computing
Habang nalulutas na ang mga isyu sa hardware, ang sektor ng quantum computing ay dadaan sa mga katulad na yugto tulad ng pinagdaanan ng tradisyunal na computing. Ibig sabihin, nilalabas na natin ang sarili mula sa panahon ng mga eksperimento at sobrang espesyal na, custom-made na mga sistema noong 1940s at 1950s at pumapasok sa yugto ng komersyalisasyon.
Ito ay ilalarawan agad ng:
- Isang panahon ng pagtatayo ng mga operational na mainframe, kung saan ang malalaking computer ay kadalasang ginagamit para sa pananaliksik, depensa, o mga layuning pang-negosyo.
- Halos araw-araw natutuklasan ang mga bagong aplikasyon para sa mga bagong aparatong ito.
- Ang pag-unlad ng mga programming language, operating system, at iba pang kasangkapan upang mas mapakinabangan ang kapangyarihan sa kalkulasyon ng quantum mainframe.
Isang matibay na hakbang patungo roon ang ginawa ng mga mananaliksik mula sa Delft University of Technology (Netherlands), Universität Innsbruck (Austria), Sorbonne Université (France), Ecole Normale Supérieure (France), sa pamamagitan ng paglikha ng isang quantum operating system (OS)1.
Ang gawaing ito ay inilathala sa kilalang review na Nature, sa pamagat na “Isang operating system para sa pagpapatupad ng mga aplikasyon sa quantum network nodes”.
Ang proyektong ito ay nilikha sa ilalim ng Quantum Internet Alliance (QIA), isang inisyatibang Europeo na naglalayong lumikha ng prototype ng quantum internet network.
Pagpapadali ng Quantum Computing
Ang mga unang computer ay pinrograma ng mga elektronikong espesyalista, na nakakaunawa sa kumplikadong mga detalye ng vacuum tubes at hardware ng mga unang mainframe computer.
Nagbago ito, habang ang programming ay unti-unting naging isang hiwalay na larangan, kung saan ang mga programmer ay hindi na kailangang maintindihan kung paano gumagana ang computer upang magawa nitong magsagawa ng mga kalkulasyon.
Dahil sa kahalagahan ng mga quantum computing system, hanggang sa punto ng pag-imbento ng ganap na bagong estado ng materyal sa kaso ng Majorana 1, makatuwirang asahan na ang mga programmer ay mangangailangan ng katulad na hanay ng mga kasangkapan upang mapangasiwaan ang programming ng mga quantum computer.
Ito ay lalo pang totoo dahil karamihan ng mga aplikasyon ng quantum computing ay nasa napaka-komplikadong agham tulad ng biology, physics, material sciences, chemistry, cryptography, atbp. Kaya hindi makatwiran na asahan na ang mga siyentipiko na kailangang manatiling nangunguna sa kanilang larangan ay magiging eksperto rin sa quantum hardware.
“Ang sistema ay katulad ng software sa iyong computer sa bahay: hindi mo kailangang malaman kung paano gumagana ang hardware upang magamit ito.
Sa pamamagitan ng pag-alis ng hadlang sa pagitan ng networking hardware at software, ang operating system ay magpapahintulot sa mga developer na lumikha ng mga aplikasyon nang madali at sa malawak na saklaw ng mga solusyon sa hardware.
Pagwawalang-bahala sa Hardware
Ang interkoneksyon ng mga quantum computer ay hanggang ngayon ay nasa antas ng hardware, na nakakamit ang particle entanglement sa pamamagitan ng isang network ng optical fiber at quantum teleportation.
Upang maging tunay na kapaki-pakinabang, ang isang quantum network ay mangangailangan ng hardware-agnostic na antas ng networking, na mas kahawig ng kung paano nag-iinteract ang mga computer sa isa’t isa sa pamamagitan ng pagpapadala ng mensahe.
Pinagmulan: Nature
Kaya nilikha ng mga mananaliksik ang QNodeOS, isang operating system na nakatuon sa “pakikipag-usap” sa quantum hardware at ginagawang posible ang pagprograma at pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng normal na mga pamamaraan ng networking.
“Ang layunin ng aming pananaliksik ay dalhin ang teknolohiya ng quantum network sa lahat. Sa QNodeOS, kami ay gumagawa ng malaking hakbang pasulong. Ginagawang posible – sa unang pagkakataon – ang pagprograma at pagpapatupad ng mga aplikasyon sa isang quantum network nang madali.
Ang aming trabaho ay lumikha rin ng isang framework na nagbubukas ng ganap na mga bagong larangan ng pananaliksik sa quantum computer science.
Prof. Dr. Stephanie Wehner – Propesor ng Quantum Computer Science sa TU Delft
Ang dahilan ng pagwawalang-bahala sa kung anong hardware ang ginagamit ay dahil ang isang tunay na quantum Internet ay malamang na magsama ng maraming hindi magkakaugnay na teknolohiya, katulad ng kasalukuyang Internet na may interaksyon sa pagitan ng mga PC, Mac, smartphone, server, atbp.
Tanging sa pamamagitan ng paglikha ng isang panggitnang layer ng abstraction, na gumagana sa lahat ng quantum hardware, maaaring makamit ang isang antas ng pagkakapare-pareho at patuloy na interaksyon.
“Sinubukan ng mga mananaliksik ang kanilang mga pamamaraan sa pamamagitan ng pagkonekta ng dalawang quantum network node na batay sa nitrogen-vacancy (NV) centers sa diamond. Pagkatapos ay nagdagdag sila ng karagdagang driver para sa QNodeOS para sa isang trapped-ion quantum network node na batay sa isang solong atom na 40Ca+.
“Ang aming mga trapped ion processor ay fundamentally na iba ang paraan ng pag-andar kumpara sa mga batay sa color centers sa diamond, ngunit napakita naming kayang gumana ng QNodeOS sa pareho.”
Tracy Northup – Propesor sa University of Innsbruck, Austria.
Pagbuo ng Quantum OS
Pag-iskedyul ng Quantum na kalkulasyon
Isang malaking isyu para sa anumang interaksyon sa pagitan ng klasikong at quantum computing sa isang network ay ang pagkakaiba sa mga sukat ng oras.
Ang mga network ay may ping sa millisecond; samantala, ang mga quantum computer ay may processing time sa microsecond (isang libong beses na mas maikli) at nangangailangan ng precision sa nanosecond para sa kontrol ng quantum na kalkulasyon (isang milyong beses na mas maikli).
Ang parehong isyu sa oras ay totoo rin para sa memory retention, dahil karamihan ng mga quantum system ay nawawalan ng kanilang quantum properties nang mas mabilis kaysa sa mga klasikong computer.
Dahil dito, kailangan ng isang quantum OS na mag-iskedyul nang napaka-tumpak kung kailan magti-trigger ng entanglement ang mga quantum computer sa bawat node ng network.
Sa huli, nangangahulugan ito na ang pagpapatupad ng mga lokal na quantum operation ay depende sa iskedyul ng network.
Bagaman ang konsepto ay medyo simple, ang pagpapatupad nito sa praktikal na paraan ay hindi madaling gawin.
Pinagmulan: Nature
Multitasking na Quantum na Kalkulasyon
Dahil ang isang indibidwal na quantum chip ay kailangang manatiling idle sa karamihan ng oras, naghihintay para sa network ping na magsabay sa iba pang quantum node, ang pinakamainam na paggamit ng hardware ay payagan itong magtrabaho sa maraming gawain nang sabay-sabay.
Kung hindi, ang karagdagang kapangyarihan sa pag-compute mula sa networking ay mababayaran ng napakababang paggamit ng mamahaling hardware.
Kaya, ang isang functional na quantum OS ay kailangang hindi lamang mag-iskedyul ng isang hanay ng mga kalkulasyon kundi mag-handle ng maraming programa nang sabay-sabay, kabilang ang mga proseso, pamamahala ng quantum memory, at mga kahilingan sa entanglement.
Pinagmulan: Nature
Mga Hinaharap na Aplikasyon
Sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang karaniwang software layer na compatible sa iba’t ibang quantum computing hardware, ang QNodeOS ay isang mahalagang unang hakbang sa pagpapalawak ng quantum computing mula sa mga laboratoryo patungo sa praktikal na mga aplikasyon.
Kasama ang SDK (software development kit) mula sa mga kumpanyang quantum computing, ito ay malamang na magiging batayan ng mga unang developer-friendly na quantum app. Ito naman ay makakatulong upang gawing pangkaraniwan ang paggamit ng quantum computing lampas sa isang maliit na grupo ng mga espesyalista, para sa lahat ng analyst at mananaliksik na interesado na gamitin ang natatanging anyo ng computing na ito sa kanilang trabaho.
Pamumuhunan sa Quantum Computing
IONQ Tsart ng Presyo
Ang IonQ ay isang kumpanya ng quantum computing na gumagamit ng trapped-ion technology, na itinatag ng mga nangungunang siyentipiko sa larangan mula sa University of Maryland at Duke University. Ito ay naging pampublikong nakalista sa NYSE noong 2021.
Ang mga quantum computing platform ng IonQ ay kayang magbigay ng 99.9% fidelity na resulta. Sa kasalukuyan, gumagamit ito ng 64-barium ion chain, na nagpoproduce ng 36-algoritmikong qubit (AQ).
Ang organisasyon ng chain ay nagbibigay-daan sa mas mabilis na pag-compute kumpara sa ibang trapped-ion na disenyo nang hindi nawawala ang fidelity. Ito ay dagdag pa sa katotohanang ang trapped-ion ay ang pinaka-maaasahang disenyo ng mga quantum computer.
Pinagmulan: IonQ
Ang IonQ ay nakuha ang Qubitekk noong Enero 2025, na nagdagdag sa operasyon nito ng koponan ng kumpanya at 118 na patente sa IonQ. Ang espesyalisasyon ng Qubitekk ay nasa 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 ng pakikipagtulungan sa NKT Photonics (NKT.CO) upang makatulong sa pagbuo ng mga hinaharap na quantum computer na handa para sa data center.
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 ang pinakamalapit na purong quantum computing stock para sa mga mamumuhunan na hindi interesado sa pangunahing gawain ng ibang lider tulad ng Google, Intel (INTC ), IBM, o Honeywell.
Kaya kasama ang kakumpitensya nitong Quantinuum, bahagi ng Honeywell (HON ), ang IonQ ay mas malapit na makabuo ng komersyal na quantum computer, na nakatuon sa mataas na fidelity, mas mababang bilang ng qubit na trapped-ion system.
Ang maagang tagumpay nito ay nakatulong upang makabuo ng matibay na network ng mga pakikipagtulungan sa iba pang mga innovator ng quantum computing upang patuloy na itulak ang teknolohiyang ito pasulong, kasama ang kamakailang muling pagtuon sa mga networked quantum computer, isang bagay na dapat pang hikayatin ng pag-usbong ng mga tool tulad ng QNodeOS
Pinakabagong Balita sa IonQ
Sanggunian ng Pag-aaral:
1. Delle Donne, C., Iuliano, M., van der Vecht, B. et al. Isang operating system para sa pagpapatupad ng mga aplikasyon sa quantum network nodes. Nature 639, 321–328 (2025).
