13. jūlijā Eiropas Chips Joint Undertaking (Chips JU) un franču kvantu uzņēmums Pasqal atklāja Q-PLANET — €50 miljonu pilotlīniju, kuras uzdevums ir neitrālo atomu kvantu čipus pārvērst no laboratorijā roku darbā taisītām detaļām par standartizētiem, atkārtojami ražojamiem komponentiem. Projektu koordinē Pasqal, tajā piedalās 37 partneri no 12 ES dalībvalstīm, un tas ilgs līdz 2031. gada decembrim.
Kvantu skaitļošanā trūkst tā, kas parastajā elektronikā ir pašsaprotams: piegādes ķēdes. Vienu kvantu procesoru šodien lielā mērā saliek pētnieki paši, katru lāzeru un vakuuma kameru pieregulējot ar rokām. Q-PLANET mērķē tieši uz šo — uz ražošanas pusi, nevis uz kvbitu skaita rekordu.
Kas ir neitrālo atomu kvantu dators
Neitrālo atomu iekārtā katrs kvbits ir viens atoms — parasti rubīdija vai cēzija —, ko lāzera stars notur vietā kā ar pinceti. Simtiem šādu atomu var izkārtot režģī, un, atomus uz brīdi ierosinot līdz tā sauktajam Rīdberga stāvoklim, tie sāk mijiedarboties, kas dod kvantu loģikas vārtus. Pasqal šo pieeju attīsta jau gadiem un savā procesorā pārsniedza 1000 atomu.
Priekšrocība ir tā, ka atomi ir identiski — dabas ražoti, nevis litogrāfijā izgatavoti — un tos var blīvi sapakot istabas temperatūrā, bez atsevišķa dzesēšanas šķidruma katram kvbitam. Vājā vieta ir tieši iekārta ap atomiem: lāzeri, optika un vakuuma kameras. Tieši tur Q-PLANET grib ienest rūpniecisku kārtību.
Skaitļu ziņā jēga kļūst skaidra, kad domā par kļūdu labošanu. Lai kvantu dators risinātu praktiskus uzdevumus, viens loģiskais kvbits jāsaliek no daudziem fiziskajiem, un aplēses runā par tūkstošiem fizisko kvbitu vienam labotam. Pasqal savā ceļakartē mērķē pāri 1000 kvbitiem un tālāk uz kļūdu tolerantu režīmu. Tādā mērogā katru lāzeru un kameru vairs nevar pieregulēt ar rokām — detaļām jābūt vienādām no ražotnes.
Ko īsti būvēs pilotlīnija
Nauda iet uz trim komponentu grupām. Pirmā ir lāzeri uz čipa — vēsturiski galda izmēra optiskie stendi, ko projekts grib saspiest līdz mikroshēmām. Otrā ir atomu čipi, kas satur un pārvieto atomu mākoni. Trešā ir mikrofabricētas tvaika kameras, kurās glabājas atomi. Šobrīd katru no tām pasūta mazās sērijās vai taisa uz vietas, un divi eksemplāri reti sanāk vienādi.
Pilotlīnija nav rūpnīca masveida ražošanai. Tā ir starpposms starp laboratoriju un rūpnīcu: vieta, kur pārbaudīt, vai komponenti ir izgatavojami atkārtoti un ar pieņemamu iznākumu. Ja tas izdodas, kvantu aparatūras uzņēmumam vairs nav pašam jābūvē optiskā darbnīca, lai sāktu.
Iznākums šeit ir tas pats jautājums, kas pusvadītājos: cik daudz no izgatavotajiem eksemplāriem strādā pēc specifikācijas. Ja tvaika kamera vai lāzera modulis katru reizi sanāk citāds, cenu un piegādes termiņus nevar plānot, un neviens neuzņēmums neuzdrošinās uz tā balstīt produktu. Pilotlīnijas darbs lielā mērā ir šo skaitli padarīt paredzamu.
PDK un ADK — pusvadītāju rūpniecības paņēmiens
Interesantākā daļa izstrādātājam ir Q-PLANET solītie atvērtie Process Design Kit un Assembly Design Kit komplekti. Klasiskajā čipu ražošanā PDK ir dokumentēts detaļu un noteikumu kopums, ko fabrika dod dizaineriem: šie tranzistori, šie izmēri, šie pielaidumi. Inženieris projektē pēc kataloga, nezinot fabrikas iekšējos noslēpumus.
Q-PLANET grib to pašu neitrālo atomu aparatūrai. Ja lāzeriem, atomu čipiem un kamerām ir kopīga, atklāta specifikācija, jauns uzņēmums var savu iekārtu salikt no zināmiem blokiem, nevis sākt no tukšas lapas. Tas ir tas pats gājiens, kas pusvadītājos deva bezfabriku modeli, kur firma projektē čipu, bet ražošanu atdod TSMC vai citam.
Tas, ka komplekti solīti atvērti, ir svarīgi maziem spēlētājiem. Slēgtā PDK gadījumā komponentu specifikācijas paliek vienas fabrikas rokās, un piekļuvi nosaka līgumi. Atvērts standarts ļauj universitātei vai jaunuzņēmumam projektēt pret to pašu dokumentu, ko lieto lielie, un vieglāk pārnest dizainu no viena ražotāja pie cita.
Šis ir lielākais grants, ko Pasqal līdz šim ir vadījis, un mēs esam pateicīgi partneriem par uzticību, zināšanām un kopīgo skatījumu uz stiprāku Eiropu.
Sešas pilotlīnijas, viena Chips Act loģika
Q-PLANET nav vienīgā. Chips JU vienlaikus finansē sešas kvantu pilotlīnijas, katru citai kvbitu tehnoloģijai un citas iestādes vadībā: SPINS pusvadītāju spin kvbitiem (koordinē imec Beļģijā), P4Q fotonikai (Twentes Universitāte Nīderlandē), CHAMP-ION jonu slazdiem (SAL Austrijā), SUPREME supravadošiem kvbitiem (VTT Somijā), DIREQT dimanta čipiem (CNR Itālijā) un Q-PLANET neitrālajiem atomiem (Pasqal Francijā).
Aiz visa tā stāv ES Chips Act ar Chips JU aptuveni €11 miljardu budžetu līdz 2030. gadam. Eiropa vēl nezina, kura kvbitu tehnoloģija uzvarēs, tāpēc finansē visas sešas paralēli un liek uzsvaru uz ražošanu, ne tikai uz pētniecību. Q-PLANET partneri nāk no Beļģijas, Somijas, Francijas, Vācijas, Itālijas, Nīderlandes, Spānijas un Zviedrijas.
Praktiskais rezultāts izstrādātājiem un iekārtu būvētājiem parādīsies pakāpeniski — pirmie atklātie dizaina komplekti un atkārtojami komponenti nāks projekta gaitā, kas ir plānota līdz 2031. gada decembrim.
Komentāri
Šim rakstam vēl nav komentāru. Esi pirmais, kurš dalās ar savu viedokli.