Забудьте о Windows: ученые создали первую в мире квантовую ОС

Команда ученых из Делфтского технического университета в Нидерландах создала первую операционную систему для квантовых сетей.

Ключевой проблемой в работе квантовых компьютеров остается то, что они работают на разных базах. Одни используют захваченные ионы, другие алмазы с дефектами, а некоторые — сверхпроводящие цепи. Для каждой системы необходимы свои протоколы связи. До сих пор попытки объединить квантовые компьютеры разных типов в одну сеть имели ограниченный успех.

QNodeOS способна работать с любым типом квантовых компьютеров, независимо от их конструктивных особенностей и типа используемых кубитов. Система успешно обрабатывает как квантовые сигналы, так и классические команды, управляющие устройствами.

Наибольшую сложность представляла интеграция этой ОС под требования квантовых сетей. В отличие от квантовых компьютеров, которые выполняют одну конкретную задачу, приложения в квантовых сетях запускаются независимо на разных узлах сети, аналогично клиентским приложениям на смартфонах и облачным серверам. Эти приложения координируются через обмен сообщениями и квантовую запутанность — особый вид связи, обеспечивающий мощность таких сетей.

Ученые проверили эффективность своей ОС, подключив ее к квантовому компьютеру, использующему алмазы с дефектами — азото-замещенными вакансиями, и способную работать даже при комнатной температуре, и к компьютеру, работавшему на ионах иттербия, которые улавливаются и удерживаются в электромагнитных ловушках.

QNodeOS успешно провела вычисления удаленно, аналогично облачным вычислениям на классических серверах, и также синхронизировала два разных типа квантовых компьютеров между собой. Это доказало, что система справляется с многозадачностью — ключевым требованием для масштабируемых сетей.

Следующим шагом станет открытый доступ к технологическим компонентам системы. Например, QNodeOS будет интегрирована в Quantum Network Explorer — прототип квантового интернета от QuTech. Необходимы дальнейшие эксперименты с QNodeOS, например, использование большего количества квантовых компьютеров разных типов, а также увеличение расстояния между ними.

Исследователи подчеркивают, что архитектуру можно улучшить, разместив CNPU и QNPU на одной системной плате, чтобы избежать миллисекундных задержек в их коммуникации, а не полагаться на две отдельные платы. Ученым предстоит разработать протоколы передачи данных на большие расстояния, методы исправления ошибок и интерфейсы для пользователей.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature

Источник: LiveScience