Дирижабли поднимут квантовые центры обработки данных в стратосферу — зачем это нужно?

Идея компьютеров, использующих субатомные частицы, известные как кубиты, неуклонно приближается к реальности. Кубиты — это частицы, использующие концепцию суперпозиции, то есть, в отличие от обычных битов в современных компьютерах, они могут находиться не только в состоянии нуля или единицы, но и в обоих состояниях одновременно. Эта способность удерживать два состояния одновременно означает, что квантовые компьютеры однажды смогут преуспеть в решении невероятно сложных научных задач со скоростью, которая раньше считалась невозможной.

Однако у квантовых компьютеров есть одна серьезная проблема: большинство кубитов необходимо поддерживать при сверхнизких температурах, чуть выше абсолютного нуля, чтобы они правильно функционировали. Поэтому создание таких машин в больших масштабах потребовало бы значительных энергетических затрат на их охлаждение.

Новое предложение исследователей из Саудовского университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) обходит эту проблему с помощью уникального подхода. В статье, опубликованной в журнале npj Wireless Technology, исследователи предлагают использовать дирижабли, также известные как блимпусы, для доставки квантовых компьютеров в стратосферу. Там, на высоте около 20 км, температура будет находиться в диапазоне -50 °C, что позволит кубитам корректно функционировать. Ученые называют эти системы высотными платформами с поддержкой квантовых вычислений (QC-HAP) и предполагают, что они будут оснащены не только квантовыми компьютерами, но и солнечными батареями и литий-серными аккумуляторами.

Поскольку аппараты HAP будут парить далеко над облаками и потенциально опасными погодными условиями, они смогут работать и заряжать свои батареи с помощью солнечной энергии днем, а ночью — переключаться на работу от батарей.

Что касается доступа к плавающим компьютерам, команда ученых предлагает передавать данные через атмосферу на базовые станции с помощью световых волн, используя процесс, известный как оптическая связь в свободном пространстве. Это перекликается с экспериментом, проведенным ранее в этом году, когда самая длинная в мире квантовая линия связи использовала фотоны для передачи и шифрования данных.

В пасмурные дни исследователи предлагают оснастить дирижабли радиочастотной передачей, а для снижения риска ухудшения сигнала в качестве ретрансляционных станций можно использовать платформы, поддерживаемые воздушными шарами, расположенные на меньшей высоте.

Авторы идеи утверждают, что их предложение позволит сэкономить 21% энергозатрат на квантовом компьютере, использующем ионные ловушки-кубиты — индивидуально заряженные атомы, удерживаемые электромагнитными полями и управляемые лазерами. Кроме того, отдельные дирижабли смогут перемещаться по всему миру по мере необходимости и могут быть объединены для увеличения вычислительной мощности. Это создаст динамичный флот, способный предоставлять масштабируемые услуги квантовых вычислений по запросу по всему миру.

Однако ученые признают, что до реального внедрения концепции еще далеко, и на первом этапе необходимы значительные улучшения в аппаратном обеспечении для квантовых вычислений. Однако авторы работы планируют продолжить исследования в том же направлении. Следующий шаг — переход от концептуального и аналитического этапа к исследованиям, ориентированным на практическую реализацию.