En ny avdelning för energi med öppen åtkomst till kvantdatorer är redo för allmänheten. Forskare från Indiana University blev nyligen det första laget som började använda Sandia National Laboratories Quantum Scientific Computing Open User Testbed, eller QSCOUT.

Kvantdatorer är redo att bli stora tekniska drivkrafter under de kommande decennierna. Men för att komma dit, forskare behöver experimentera med kvantmaskiner som relativt få universitet eller företag har. Nu, forskare kan använda Sandias QSCOUT för forskning som kanske inte är möjlig vid deras heminstitution, utan kostnaden eller begränsningarna för att använda en kommersiell testbädd.

"QSCOUT tillgodoser ett behov i kvantsamhället genom att ge användarna kontrollerna för att studera själva maskinen, som ännu inte är tillgängliga i kommersiella kvantberäkningssystem. Det räddar också teoretiker och vetenskapsmän från besväret att bygga sina egna maskiner. Vi hoppas få nya insikter om kvantprestanda och arkitektur samt lösa problem som kräver kvantberäkning, " sa Sandia-fysikern och QSCOUT-ledaren Susan Clark.

Hon sa att den nya testbädden är en sällsynt maskin på tre sätt:för det första, som en fri, testbädd med öppen tillgång; andra, som en gjord med fångade jonteknologi; och för det tredje, som en plattform som ger användarna ovanligt mycket kontroll över sin forskning.

Förra månaden, Sandia började köra testbäddens första användarexperiment för forskare från Indiana University. Forskare från IBM, Oak Ridge National Laboratory, University of New Mexico och University of California, Berkeley, har också valts ut för att påbörja experiment snart. Deras projekt sträcker sig från att testa benchmarking-tekniker till att utveckla algoritmer som en dag skulle kunna lösa problem inom kemi som är för komplexa för vanliga datorer.

Sandia ber om förslag

Nu, Sandia gör sig redo för fler forskningsförslag. Vem som helst kan lämna in ett förslag om att använda QSCOUT, och beräkningstiden är gratis tack vare finansiering från DOE Office of Science, Advanced Scientific Computing Research-programmet. Nästa grupp av projekt beräknas väljas ut under våren.

Förutom att ge en exceptionell forskningsmöjlighet, QSCOUT har en sällsynt design för en testbädd. De flesta kommersiella testbäddar använder teknik som kallas supraledande kretsar. Sådana maskiner måste hållas vid ultralåga temperaturer, vilket gör dem dyra att bygga och driva. Men Sandias testbädd använder det som kallas en jonfälla istället. Detta innebär att Sandias testbädd kan köras vid varmare temperaturer. Instängda joner ger också tydligare signaler än kretsar och håller kvar informationen längre, gör det möjligt för forskare att utföra olika typer av experiment och jämföra de två plattformarna.

Fångade joner hålls inuti QSCOUT i en så kallad "fälla på ett chip, " en lägenhet, fluga-formad anordning, cirka 2 cm (0,8 tum) lång, överlagrat på ett halvledarchip. Tre elektriskt laddade atomer av grundämnet ytterbium är suspenderade på plats av radiovågor och ett elektriskt fält ovanför en hårfästekanal som går ner i mitten av enheten. Lasrar kodar information i varje jon som en qubit, jämförbar med lite i en konventionell dator, att utföra beräkningar.

Sandia planerar att utöka systemet från tre till 32 qubits under de kommande tre åren så att forskare kan utföra mer sofistikerade tester.

QSCOUT bor på Sandias Microsystems Engineering, Vetenskap, och applikationskomplex, som också producerar mikroelektronik för landets kärnkraftslager.