Τον δρόμο για την αποδέσμευση της κβαντικής υπολογιστικής από τα πανάκριβα εργαστήρια κρυογονικής επιχειρεί να ανοίξει η γερμανική SaxonQ. Η εταιρεία ανακοίνωσε την επίσημη εμπορική διάθεση του SXQ128, του πρώτου κβαντικού υπολογιστή που ξεπερνά το όριο των 10 qubits χρησιμοποιώντας αρχιτεκτονική βασισμένη σε διαμάντια, ενώ λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και τροφοδοτείται από μια τυπική πρίζα ρεύματος.
Η γερμανική startup προχωρά παράλληλα στην ανάπτυξη του ισχυρότερου μοντέλου SXQ512. Ενώ το σύστημα των 128 qubits είναι ήδη διαθέσιμο για παραγγελία, η έκδοση των 512 qubits αναμένεται να κυκλοφορήσει το 2027. Μακροπρόθεσμος στόχος της εταιρείας είναι να κλιμακώσει τους επεξεργαστές της στα 10.000 qubits και άνω μετά το 2030.
Η ειδοποιός διαφορά με IBM, Google και τα υπεραγώγιμα qubits
Μέχρι σήμερα, η κβαντική τεχνολογία βασιζόταν σχεδόν αποκλειστικά σε υπεραγώγιμα κυκλώματα (όπως αυτά της IBM και της Google). Τα συστήματα αυτά απαιτούν ολόκληρες εγκαταστάσεις ψύξης για να διατηρούνται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273°C), με τη βοήθεια υγρού ηλίου.
Η πρόταση της SaxonQ αλλάζει τα δεδομένα στο hardware: οι συσκευές της τοποθετούνται σε ένα απλό server rack και συνδέονται απευθείας στο κοινό δίκτυο ηλεκτροδότησης. Εάν οι ισχυρισμοί της επιβεβαιωθούν στην πράξη, θα πρόκειται για μία από τις πρώτες γενιές κβαντικών υπολογιστών στερεάς κατάστασης που επιτυγχάνουν επιδόσεις συγκρίσιμες με συστήματα που απαιτούν κρυογονική ψύξη.
Πώς τα «ελαττωματικά» διαμάντια δημιουργούν qubits
Η τεχνολογία αυτή βασίζεται στα λεγόμενα κενά αζώτου (Nitrogen-Vacancy – NV centers) μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του διαμαντιού. Η ιστορία αυτής της ανακάλυψης ξεκινά από τη δεκαετία του 1970, όταν οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ορισμένα διαμάντια εξέπεμπαν ένα έντονο κόκκινο φως όταν φωτίζονταν με συγκεκριμένο τρόπο. Η έρευνα έδειξε ότι αυτό συνέβαινε λόγω δομικών ατελειών, όπου ένα άτομο αζώτου αντικαθιστούσε ένα άτομο άνθρακα, αφήνοντας μια γειτονική θέση κενή.
Αν και αυτά τα ελαττωματικά διαμάντια είναι σπάνια στη φύση, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να τα συνθέσουν τεχνητά στο εργαστήριο. Λειτουργικά, τα μεμονωμένα άτομα αζώτου μέσα στις κενές θέσεις συμπεριφέρονται σαν «παγιδευμένα» σωματίδια, με τα ηλεκτρόνιά τους να μπορούν να αλλάζουν προσανατολισμό («σπιν») ανεξάρτητα από το περιβάλλον πλέγμα άνθρακα.
Οι ερευνητές εκμεταλλεύονται αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιώντας ειδικά λέιζερ για να θέσουν τα ηλεκτρόνια σε μια αρχική κατάσταση («μηδέν»). Στη συνέχεια, εφαρμόζουν παλμούς μικροκυμάτων για να χειραγωγήσουν τα ηλεκτρόνια, δημιουργώντας καταστάσεις υπερθέσεων — όπου τα qubits αντιπροσωπεύουν ταυτόχρονα το 0 και το 1.
Επιδόσεις, αμφιβολίες και η απουσία ανεξάρτητης μελέτης
Σύμφωνα με τον συνιδρυτή της SaxonQ, Marius Grundmann, τα τελευταία δεδομένα της εταιρείας εμφανίζουν πιστότητα 99,98% σε λειτουργίες ενός qubit. Το ποσοστό αυτό θεωρείται κορυφαίο και είναι συγκρίσιμο με τα αποτελέσματα στη διόρθωση σφαλμάτων που επιτυγχάνουν τα εξειδικευμένα εργαστήρια του MIT και της IBM.
Ωστόσο, η δημοσιογραφική επιφύλαξη παραμένει απαραίτητη. Η ανακοίνωση της SaxonQ ήρθε απρόσμενα, καθώς μέχρι στιγμής δεν υπάρχει δημοσιευμένη επιστημονική μελέτη (peer-reviewed) που να αποδεικνύει την ύπαρξη ενός λειτουργικού κβαντικού υπολογιστή βασισμένου σε αρχιτεκτονική NV με περισσότερα από 10 qubits. Επιπλέον, τα αποτελέσματα αυτά δεν έχουν ακόμη επαληθευτεί από ανεξάρτητα ιδρύματα ή ερευνητές.
«Έχουμε έναν κβαντικό υπολογιστή που μπορεί να εκτελέσει κβαντικό κώδικα στον οποίο έχετε πρόσβαση μέσω δικτύου, αποτελώντας ένα σύστημα πολλαπλών χρηστών, πολλαπλών εργασιών και πολλαπλών πυρήνων», δήλωσε ο Grundmann.
Οι τεχνικές προκλήσεις για την κλιμάκωση στα 10.000 qubits
Μέχρι σήμερα, η έρευνα στα συστήματα NV επικεντρωνόταν κυρίως σε εφαρμογές κβαντικής ανίχνευσης (sensing) και όχι σε υπολογιστική γενικού σκοπού. Η κύρια πρόκληση για τη SaxonQ στη διαδρομή προς τα 512 qubits και αργότερα τα 10.000 qubits είναι το μέγεθος των τσιπ.
Τα σημερινά τσιπ της εταιρείας περιορίζονται στην υποστήριξη 8 ή 16 qubits ανά πυρήνα. Για να δημιουργηθούν ισχυρότερα συστήματα, οι μηχανικοί θα πρέπει να βρουν τρόπο να διασυνδέσουν εκατοντάδες ή χιλιάδες τέτοια qubits πάνω σε έναν ενιαίο πίνακα (array).
Αγορά στόχος και τιμολόγηση
Παρά την ευκολία σύνδεσης στην πρίζα, τα συστήματα της SaxonQ δεν απευθύνονται σε οικιακούς καταναλωτές. Στοχεύουν στην εμπορική και ερευνητική αγορά — όπως εταιρικά data centers, πανεπιστήμια και βιομηχανικούς ομίους — προσφέροντας τοπική (on-premise) κβαντική υπολογιστική ισχύ χωρίς την ανάγκη σύνδεσης στο cloud.
Αν και η SaxonQ δεν έχει ανακοινώσει ακόμη την τιμολογιακή της πολιτική, είναι βέβαιο πως το κόστος απόκτησης θα παραμείνει σε επίπεδα που αφορούν αποκλειστικά μεγάλους οργανισμούς.
