Máy tính lượng tử siêu dẫn 20, 54 và 150 qubit

Model: IQM Radiance
Nhà sản xuất: IQM Quantum Computers - Phần Lan
Xuất xứ: Phần Lan
IQM Radiance là nền tảng máy tính lượng tử siêu dẫn tiên tiến, được thiết kế cho các trung tâm tính toán hiệu năng cao (HPC), trung tâm dữ liệu, cơ quan chính phủ và các doanh nghiệp muốn khai thác lợi thế lượng tử (quantum advantage). Với các qubit chất lượng cao và tích hợp hybrid, Radiance là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng thực tiễn trong machine learning, an ninh mạng, tối ưu hóa năng lượng, và nghiên cứu hóa học.

Ứng dụng
Nghiên cứu:
Thí nghiệm vật lý lượng tử, phát triển linh kiện lượng tử.
Thử nghiệm các thuật toán lượng tử (VD: VQE, QAOA) và mã sửa lỗi lượng tử.
Ứng dụng công nghiệp:
Machine learning lượng tử, an ninh mạng, tối ưu hóa lưới năng lượng và lộ trình.
nghiên cứu dược phẩm, hóa học, và công nghệ hấp thụ carbon.
Giáo dục: Hỗ trợ đào tạo và nghiên cứu tại các trường đại học và viện nghiên cứu thông qua IQM Academy.

Thông số kỹ thuật chi tiết:

Hiệu suất lượng tử
Số lượng qubit:
Phiên bản 54 qubit
Phiên bản 150 qubit: với khả năng nâng cấp từ phiên bản 54 qubit.
Độ chính xác cổng:
Cổng 1 qubit: Độ chính xác >99.9% (hỗ trợ các phép quay X và Y tùy ý).
Cổng 2 qubit: Độ chính xác >99.9% (cổng CZ, xác nhận qua kiểm tra ngẫu nhiên xen kẽ - interleaved randomized benchmarking).

Thời gian kết hợp (Coherence Time):
T1 (thời gian thư giãn): 0.964 ± 0.092 ms.
T2 echo (thời gian mất kết hợp): 1.155 ± 0.188 ms.
Tần số qubit: 4.5–6 GHz (có thể điều chỉnh).
Bộ ghép nối: Ghép nối điều chỉnh (tunable coupler), giảm nhiễu chéo (crosstalk) và tối ưu hóa kết nối qubit.

Kiến trúc:
Thiết kế lưới vuông (square lattice) với kết nối toàn phần, hỗ trợ mã sửa lỗi bề mặt (surface-code error correction).
Hỗ trợ các thuật toán lượng tử phức tạp như QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm).

Hệ thống làm lạnh
Loại hệ thống: Làm lạnh pha loãng bằng đồng vị Helium (He3/He4).
Nhiệt độ vận hành: Dưới 10 mK (~0.01 K).
Thời gian làm lạnh: ~24 giờ từ nhiệt độ phòng (300 K) đến nhiệt độ cơ bản (<10 mK).
Công suất làm lạnh:
~250 µW tại 100 mK.
~15 µW tại 20 mK.
Đặc điểm làm lạnh:
Không sử dụng hộp chân không bên trong; mối nối kín ở nhiệt độ phòng.
Không yêu cầu giai đoạn làm lạnh 1-K.
Ống xung cách ly cơ học, giảm rung động xuống mức tối thiểu (<10 nm biên độ).
Vận hành liên tục lên đến 2 tháng mà không cần bẫy nitơ.

Tính năng vận hành
Tự động hóa:
Vận hành đơn giản với tính năng làm lạnh bằng một nút bấm.
Hỗ trợ điều khiển từ xa hoặc thủ công qua giao diện phần mềm thân thiện.
Tự động khôi phục sau sự cố mất điện.
Hệ thống không dầu:
Sử dụng bơm và máy nén không dầu, giảm nguy cơ ô nhiễm.
Máy nén tuần hoàn không màng, chu kỳ bảo trì ~3 năm.
Thiết kế vật lý:
Kích thước: Hệ thống gọn nhẹ, chiều cao ~2.5 m, phù hợp với các trung tâm HPC và phòng thí nghiệm.
Trọng lượng: Vỏ chân không và tấm chắn bức xạ nhẹ, dễ xử lý bởi một người.
Thiết kế mở: Không gian thí nghiệm dễ tiếp cận, hỗ trợ tích hợp các thiết bị đo lường và điều khiển.

Hệ thống điều khiển và phần mềm
Phần cứng điều khiển:
Bộ điều khiển tín hiệu RF và DC tích hợp, hỗ trợ xung lượng tử chính xác cao.
Độ phân giải xung: <1 ns.
Số kênh điều khiển: Hỗ trợ tối đa 50 kênh RF và 100 kênh DC (phiên bản 150 qubit).
Phần mềm:
Tích hợp với các nền tảng lượng tử phổ biến: Qiskit, Cirq, Qrisp, Cuda Quantum.
Hỗ trợ phát triển thuật toán lượng tử và mô phỏng hybrid (kết hợp lượng tử - cổ điển).
Giao diện lập trình (API) mở, cho phép tùy chỉnh và tích hợp với các siêu máy tính cổ điển (VD: Leonardo tại CINECA, Ý).
Tính năng bảo mật: Hỗ trợ mã hóa dữ liệu thí nghiệm và truyền tải an toàn.
Tích hợp HPC: Tối ưu hóa cho các môi trường tính toán hiệu năng cao, giảm độ trễ mạng và hỗ trợ xử lý hybrid lượng tử - cổ điển.

Thông số bổ sung
Nguồn điện: 3 pha, 380–400 V, 50/60 Hz.
Tiêu thụ điện: ~12 kW (bao gồm hệ thống làm lạnh và điều khiển).
Mức tiếng ồn: <60 dB trong điều kiện vận hành tiêu chuẩn.