Забудьте про Windows: вчені створили першу у світі квантову ОС

Команда науковців з Делфтського технічного університету у Нідерландах створила першу операційну систему для квантових мереж.

Ключовою проблемою у роботі квантових комп’ютерів залишається те, що вони працюють на різних базах. Одні використовують захоплені іони, інші алмази з дефектами, а деякі —надпровідні ланцюги. Для кожної системи необхідні свої протоколи зв’язку. Досі спроби об’єднати квантові комп’ютери різних типів в одну мережу мали обмежений успіх.

QNodeOS здатна працювати із будь-яким типом квантових комп’ютерів, незалежно від їхніх конструктивних особливостей та типу кубітів, які використовуються. Система успішно обробляє як квантові сигнали, так і класичні команди, що керують пристроями.

Найбільшу складність представляла інтеграція цієї ОС під вимоги квантових мереж. На відміну від квантових комп’ютерів, які виконують одне конкретне завдання, застосунки у квантових мережах запускаються незалежно на різних вузлах мережі, аналогічно клієнтським застосункам на смартфонах та хмарним серверам. Ці програми координуються через обмін повідомленнями та квантову заплутаність – особливий вид зв’язку, що забезпечує потужність таких мереж. 

Науковці перевірили ефективність своєї ОС, підключивши її до квантового комп’ютера, що використовує алмази з дефектами — азото-заміщеними вакансіями, і може працювати навіть за кімнатної температури, та до комп’ютера, що працював на іонах ітербію, які вловлюються та утримуються в електромагнітних пастках. 

QNodeOS успішно провела обчислення віддалено, аналогічно хмарним обчисленням на класичних серверах, та також синхронізувала два різні типи квантових комп’ютерів між собою. Це довело, що система справляється з багатозадачністю — ключовою вимогою для мереж, що масштабуються. 

Наступним кроком стане відкритий доступ до технологічних компонентів системи. Наприклад, QNodeOS буде інтегрована в Quantum Network Explorer – прототип квантового інтернету від QuTech. Необхідні подальші експерименти з QNodeOS, наприклад використання більшої кількості квантових комп’ютерів різних типів, а також збільшення відстані між ними. 

Дослідники підкреслюють, що архітектуру можна покращити, розмістивши CNPU та QNPU на одній системній платі, щоб уникнути мілісекундних затримок у їхній комунікації, а не покладатися на дві окремі плати. Вченим належить розробити протоколи передачі даних на великі відстані, методи виправлення помилок та інтерфейси для користувачів.

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature

Джерело: LiveScience