Oamenii de știință au dezvoltat primul sistem de operare din lume destinat pentru computerele cuantice, care ar putea permite acestor echipamente de calcul să se conecteze între ele, punând astfel bazele internetului cuantic.
Un sistem de operare, așa cum sunt Microsoft Windows sau AppleOS, este un program responsabil pentru gestionare fiecărei aplicații de pe un computer. Cu toate acestea, majoritatea computerelor cuantice sunt proiectate și construite pentru a îndeplini o anumită funcție; de exemplu, pentru a rula un experiment sau o simulare.
Acest fapt limitează potențiala funcționalitate a computerelor cuantice și împiedică eventuala lor conectare. De asemenea, există diferite tipuri de computere cuantice ce utilizează diferite tipuri de biți cuantici (qubiți) pentru a atinge superpozițiile cuantice pe diferite căi.
În acest context, oamenii de știință au introdus în scenă QNodeOS, un sistem de operare pentru computerele cuantice, care poate rula pe orice tip de mașină, indiferent de tipul de qubit utilizat. Un astfel de sistem de operare ar putea permite conectarea în rețea a mai mult computere cuantice și controlul acestora de pe o platformă centrală.
Viitorul calcului cuantic
QNodeOS operează prin combinarea unităților de procesare de rețea clasice (CNPU), adică elementul logic necesar pentru inițierea executării codului, cu o unitate de procesare de rețea cuantică (QNPU), care controlează codul cuantic. Împreună, CNPU și QNPU formează QNodeOS, care controlează un dispozitiv cuantic separat denumit QDevice.
QDevice este un hardware cuantic responsabil pentru executarea operațiilor cuantice. Trebuie să existe un QDevice pentru fiecare computer cuantic ce necesită QNodeOS pentru a opera.
O componentă-cheie a QNodeOS este QDriver, care conectează QNodeOS de QDevice. QDriver este singura parte a QNodeOS dependentă de hardware-ul cuantic. El translatează operațiile cuantice independente de platformă ale QNodeOS în instrucțiuni dependente de platformă și invers, permițând astfel lui QNodeOS să controleze diferite tipuri de computere cuantice. Execuția procesului mai necesită NetQASM – un set de instrucțiuni universale, independent de platformă, pentru aplicațiile ce țin de internetul cuantic.
Cercetătorii au demonstrat QNodeOS prin conectarea diferitelor computere cuantice (două computere fabricate din diamante procesate cu centre de azot și un alt computer pe bază de atomi modificați electric) și rularea unui program de test, într-un mod similar cu cel în care un computer clasic ar executa calcule în cloud (cloud computing).
Autorii studiului notează că este necesară derularea mai multor experimente cu QNodeOS, ca de exemplu folosirea mai mult computere cuantice diferite și creșterea distanței dintre acestea. Arhitectura ar putea fi îmbunătățită prin amplasarea CNPU și QNPU pe aceeași placă de sistem, pentru a evita întârzierile de ordinul milisecundelor din comunicații.
Sursa: Live Science