Έτοιμο το πρώτο λειτουργικό σύστημα για κβαντικούς υπολογιστές – Πιο κοντά στο κβαντικό Ιντερνετ

Επιστήμονες ανέπτυξαν το πρώτο λειτουργικό σύστημα στον κόσμο για κβαντικούς υπολογιστές, το οποίο θα τους επιτρέπει να συνδέονται μεταξύ τους, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για ένα κβαντικό διαδίκτυο.

Ένα λειτουργικό σύστημα, όπως το Microsoft Windows ή το Apple iOS, είναι το πρόγραμμα που είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση όλων των άλλων προγραμμάτων σε έναν υπολογιστή. Ωστόσο, οι περισσότεροι κβαντικοί υπολογιστές έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί για μια συγκεκριμένη λειτουργία· για παράδειγμα, την εκτέλεση ενός πειράματος ή μιας προσομοίωσης.

Αυτό περιορίζει την λειτουργικότητα των κβαντικών υπολογιστών και εμποδίζει τη συνδεσιμότητά τους. Υπάρχουν επίσης διαφορετικοί τύποι κβαντικών υπολογιστών που χρησιμοποιούν διαφορετικά είδη κβαντικών bit (qubits) για να επιτύχουν κβαντική υπέρθεση με διαφορετικούς τρόπους.

Ωστόσο, μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature περιγράφει το QNodeOS, ένα λειτουργικό σύστημα για κβαντικούς υπολογιστές που λειτουργεί με όλα τα είδη μηχανημάτων, ανεξάρτητα από τον τύπο των qubits που χρησιμοποιούν.

Ένα τέτοιο λειτουργικό σύστημα θα επιτρέπει τη σύνδεση πολλών κβαντικών υπολογιστών μεταξύ τους και τον έλεγχο τους από την ίδια κεντρική πλατφόρμα, αναφέρει το LiveScience.

Το μέλλον της κβαντικής πληροφορικής

Το QNodeOS λειτουργεί συνδυάζοντας μια μονάδα επεξεργασίας κλασικού δικτύου (CNPU), που είναι το λογικό στοιχείο για την έναρξη της εκτέλεσης του κώδικα, με μια μονάδα επεξεργασίας κβαντικού δικτύου (QNPU), που ελέγχει τον κβαντικό κώδικα.

Μαζί, η CNPU και η QNPU σχηματίζουν το QNodeOS, το οποίο ελέγχει μια ξεχωριστή κβαντική συσκευή, που ονομάζεται QDevice.

Η QDevice είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση κβαντικών λειτουργιών (πύλες, μετρήσεις και συμπλοκές). Θα πρέπει να υπάρχει μία QDevice για κάθε κβαντικό υπολογιστή που απαιτείται να λειτουργήσει το QNodeOS.

Ένα βασικό συστατικό του QNodeOS είναι το QDriver, το οποίο συνδέει το QNodeOS με το QDevice. Το QDriver μεταφράζει τις ανεξάρτητες από την πλατφόρμα κβαντικές λειτουργίες του QNodeOS σε οδηγίες που εξαρτώνται από την πλατφόρμα και αντίστροφα, επιτρέποντας έτσι στο QNodeOS να ελέγχει διαφορετικούς τύπους κβαντικών υπολογιστών. Η εκτέλεση μιας διαδικασίας απαιτεί επίσης το NetQASM — μια καθολική, ανεξάρτητη από την πλατφόρμα αρχιτεκτονική συνόλου εντολών για κβαντικές εφαρμογές στο διαδίκτυο.

Πειράματα με διαφορετικούς υπολογιστές

Οι επιστήμονες παρουσίασαν το QNodeOS συνδέοντας διαφορετικούς κβαντικούς υπολογιστές μεταξύ τους (δύο κατασκευασμένους από επεξεργασμένα διαμάντια με κέντρα κενών αζώτου και έναν άλλο κατασκευασμένο από ηλεκτρικά μεταλλαγμένα άτομα) και εκτελώντας ένα δοκιμαστικό πρόγραμμα, με τρόπο παρόμοιο με εκείνον που ένας κλασικός υπολογιστής εκτελεί έναν υπολογισμό χρησιμοποιώντας το υπολογιστικό νέφος.

Διαβάστε ακόμη:
Γιατί είναι σημαντικοί οι κβαντικοί υπολογιστές και πώς σκοπεύουμε να τους αξιοποιήσουμε

Απαιτούνται περαιτέρω πειράματα με το QNodeOS, όπως η χρήση περισσότερων κβαντικών υπολογιστών διαφορετικών τύπων, καθώς και η αύξηση της απόστασης μεταξύ τους, σημείωσαν οι ερευνητές στη μελέτη. Υπογράμμισαν επίσης ότι η αρχιτεκτονική θα μπορούσε να βελτιωθεί με την ενσωμάτωση της CNPU και της QNPU σε μία μόνο πλακέτα συστήματος αντί για δύο ξεχωριστές, ώστε να αποφευχθούν καθυστερήσεις χιλιοστών του δευτερολέπτου στην επικοινωνία τους.

Ένα λειτουργικό σύστημα για κβαντικούς υπολογιστές αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προόδου στην ανάπτυξή τους. Μία από τις πιθανές εφαρμογές του είναι η κατανεμημένη κβαντική υπολογιστική, καθώς και η θέσπιση των βάσεων για ένα κβαντικό διαδίκτυο.