Вчені створили першу ОС для роботи квантових комп'ютерів

Вчені представили QNodeOS — першу операційну систему, здатну керувати різними квантовими комп'ютерами в одній мережі. Розробка, описана 12 березня у журналі Nature, відкриває шлях до повноцінного квантового інтернету, дозволяючи з'єднувати машини з різними типами кубітів і централізовано ними керувати.

Про це пише LiveScience.

Як QNodeOS об'єднує різні квантові машини

На відміну від ОС у класичних ПК, що координують безліч програм, більшість сучасних квантових комп'ютерів розроблені під окремі задачі, а їх архітектури несумісні між собою. Через це вони погано масштабуються й практично не взаємодіють. QNodeOS покликана розв'язати саме цю проблему, виступаючи універсальним "посередником" незалежно від того, чи заснована машина на надпровідних кубітах, NV-центрах у діаманті чи йонах у пастці.

Серцем платформи є тандем класичного мережевого процесора (CNPU) та квантового процесора (QNPU). Перший ініціює виконання коду, тоді як другий відповідає за квантові інструкції. Разом вони керують окремим квантовим пристроєм (QDevice), тобто самою обчислювальною установкою.

Щоб мережа залишалася універсальною, між QNodeOS і кожним QDevice стоїть компонент QDriver. Саме він "перекладає" незалежні від апаратного забезпечення квантові операції на специфічні команди конкретної машини й назад. Додаткову уніфікацію забезпечує NetQASM — інструкційна архітектура, що задає стандартизований набір команд для квантових мереж.

У ході експерименту команда під'єднала до QNodeOS три різні квантові установки: дві на базі NV-центрів і ще одну на основі електрично заряджених атомів. Система успішно виконала тестову програму так, як звичайний ПК запускає обчислення в хмарі, продемонструвавши можливість спільної роботи гетерогенних кубітів.

Дослідники зазначають, що подальші випробування передбачають залучення більшої кількості різних платформ та збільшення відстаней між ними. Крім того, у майбутньому CNPU і QNPU можна об'єднати на одній платі, щоб усунути затримки, які нині вимірюються мілісекундами.

Створення універсальної операційної системи для квантових комп'ютерів є важливим кроком до розподілених квантових обчислень і фактично закладає технічний фундамент квантового інтернету — мережі, де квантові ресурси об'єднуватимуться подібно до хмарних сервісів сьогодні.

Нагадаємо, Microsoft створить перший квантовий чип Majorana 1, який працюватиме на новій архітектурі Topological Core. Особливістю чипа стане використання першого у світі топопровідника — нового типу матерії, який раніше не існував.

Також ми писали, що вивчення та розробка квантових комп'ютерів постійно триває, проте їхня проблема завжди полягає в нестабільності кубітів, які дуже вразливі до помилок. Google представила новий квантовий чип, який частково може виправити цю проблему.