Квантові комп’ютери, незважаючи на їхній революційний потенціал, не можуть ефективно функціонувати без підтримки традиційних, класичних обчислювальних систем. Останні дані конференції AQC25 у Бостоні показали, що класичні комп’ютери потрібні не лише для керування та інтерпретації квантових обчислень, але й для розробки самого квантового обладнання. Цей зв’язок підкреслює важливу реальність: майбутнє квантових обчислень нерозривно пов’язане з подальшим прогресом традиційних обчислень.
Крихкість кубіта та потреба в контролі
Квантові комп’ютери працюють із кубітами — квантовими бітами, які існують у суперпозиції станів — забезпечуючи експоненціально швидші обчислення для певних завдань. Однак кубіти надзвичайно чутливі до зовнішнього шуму, що робить їх схильними до помилок. Підтримка стабільності кубіта вимагає точного калібрування, моніторингу та контролю, які зараз досягаються за допомогою класичних обчислювальних технологій. Без цих класичних систем квантові обчислення стають ненадійними та неефективними.
Класичні обчислення як вузьке місце продуктивності
Експерти з AQC25, зокрема вчений Nvidia Шейн Колдуелл, підкреслюють, що відмовостійкий квантовий комп’ютер, здатний вирішувати проблеми реального світу, потребуватиме класичної обчислювальної інфраструктури на рівні петашкали — масштабі найпотужніших суперкомп’ютерів у світі. Навіть якщо квантовий комп’ютер працює ефективно, його вихідні дані мають бути декодовані з квантових властивостей у традиційні формати, процес, який сам по собі залежить від класичні пристрої. Пуя Ронагі з 1Qbit зазначив, що швидкість майбутнього квантового обчислення буде обмежена швидкістю класичних контролерів і декодерів.
Використання класичних методів для покращення квантової продуктивності
Дослідники активно використовують класичні методи для підвищення квантової продуктивності. Бенджамін Ліенхард з Інституту Вальтера-Мейснера продемонстрував, як алгоритми машинного навчання можуть покращити ефективність зчитування надпровідних кубітів. Так само Марк Саффман з Університету Вісконсін-Медісон використовує класичні нейронні мережі для покращення зчитування кубітів для систем з холодними атомами. Ця інтеграція підкреслює той факт, що класичні обчислення є не просто допоміжним інструментом, а активним рушієм квантового прогресу.
Роль класичних обчислень у розробці квантового обладнання
Блейк Джонсон з IBM представив удосконалені класичні декодери, які розробляються для запланованого квантового суперкомп’ютера до 2029 року. Нетрадиційна схема корекції помилок компанії значною мірою залежить від ефективного декодування. Генеральний директор Quantum Machines Йонатан Коен пояснив, що більш тісна інтеграція класичних обчислень із квантовими процесорами (QPU) розширить межі продуктивності інтегрованих систем. Навіть віртуальні моделі квантових комп’ютерів — цифрові близнюки — розробляються з використанням штучного інтелекту, як продемонстрував Іжар Меделсі з Quantum Elements, для оптимізації конструкції апаратного забезпечення.
Співпраця між квантовими та класичними експертами
The Quantum Scaling Alliance, co-chaired by Nobel laureate John Martinis, illustrates the need for collaboration between quantum and classical experts. Альянс об’єднує розробників кубітів, класичні обчислювальні компанії, такі як Hewlett Packard Enterprise, і фахівців з моделювання матеріалів, такі як Synopsys.
Повідомлення AQC25 чітке: прогрес у квантових обчисленнях залежить від міцної основи класичних обчислень. Експерти, які присвятили свою кар’єру традиційним системам, тепер мають вирішальне значення для того, щоб зробити квантові технології життєздатними.
