Naukowcy z Quantum Internet Alliance (QIA) z TU Delft, QuTech, Uniwersytetu w Innsbrucku, INRIA i CNRS ogłosili niedawno stworzenie pierwszego systemu operacyjnego przeznaczonego dla sieci kwantowych: System operacyjny 🚀. Badania, opublikowano w Nature, stanowi ważny krok naprzód w przekształcaniu sieci kwantowych z koncepcji teoretycznej w praktyczną technologię, która może zrewolucjonizować przyszłość Internetu 🌐.

„Celem naszych badań jest udostępnienie technologii sieci kwantowych każdemu. Dzięki QNodeOS robimy duży krok naprzód. Po raz pierwszy możliwe jest łatwe programowanie i uruchamianie aplikacji w sieci kwantowej” — wyjaśnia prof. dr Stephanie Wehner, profesor informatyki kwantowej w QuTech Institute for Quantum Technology na TU Delft, która kierowała badaniem. „Nasza praca tworzy również ramy otwierające nowe obszary badań w dziedzinie komputerów kwantowych”. 💡

Usuwanie barier dla deweloperów 👩‍💻👨‍💻

Możliwość łatwego programowania klasycznego sprzętu, takiego jak laptopy i telefony komórkowe, zmieniła nasz świat i pozwoliła na tworzenie szerokiej gamy aplikacji. „System działa jak oprogramowanie na komputerze domowym: nie musisz wiedzieć, jak działa sprzęt, żeby z niego korzystać” – mówi Mariagrazia Iuliano, doktorantka na QuTech.

Dzięki usunięciu bariery między sprzętem sieciowym a oprogramowaniem system operacyjny umożliwi programistom łatwe tworzenie aplikacji kompatybilnych z szeroką gamą sprzętu, torując drogę technologii sieci kwantowych do powszechnego użytku.

W pełni programowalny system operacyjny 💻✨

System operacyjny sieci kwantowej, znany jako QNodeOS, jest w pełni programowalny, co oznacza, że aplikacje mogą działać na wysokim poziomie, podobnie jak w tradycyjnych systemach operacyjnych, takich jak Windows czy Android. W przeciwieństwie do poprzednich systemów, które wymagały programowania specyficznego kodu dla każdej eksperymentalnej konfiguracji, QNodeOS ułatwia zarządzanie sieciowymi procesorami kwantowymi bez względu na używaną platformę sprzętową.

„Ta architektura, nigdy wcześniej niestworzona dla sieci kwantowych, pozwala programistom skupić się na logice aplikacji, a nie na szczegółach sprzętowych” – wyjaśnia Bart van der Vecht, doktorant na QuTech. „Dzięki temu łatwiej jest tworzyć nowe typy aplikacji, z których niektóre dzisiaj nawet nie jesteśmy sobie w stanie wyobrazić”. 🤯

Autorka korespondencyjna Stephanie Wehner i współautorzy Mariagrazia Iuliano, Carlo Delle Donne i Bart van der Vecht w kontekście kodu aplikacji wysokiego poziomu, który można wykonać na sprzęcie sieci kwantowej przy użyciu stosu QNodeOS. Źródło: Studio Oostrum

Kompatybilny z wieloma typami sprzętu 🔗

Zastosowania sieci kwantowych różnią się od tych realizowanych na komputerach kwantowych, co stwarza wyjątkowe wyzwania, które naukowcy musieli pokonać. W przeciwieństwie do komputerów kwantowych, które uruchamiają pojedynczy program, sieciowe aplikacje kwantowe wymagają niezależnego działania wielu programów na różnych węzłach w sieci — na przykład aplikacji klienckiej na telefonie i serwera w chmurze ☁️.

Programy te muszą być koordynowane za pomocą komunikatów i splątania kwantowego, szczególnego rodzaju połączenia, które zasila sieci kwantowe. QNodeOS rozwiązuje te wyjątkowe problemy paradygmatu sieciowego przetwarzania kwantowego.

Naukowcy wykazali, że QNodeOS może współpracować z wieloma typami sprzętu kwantowego, łącząc go z dwoma zupełnie różnymi typami procesorów kwantowych. „Nasze procesory wykorzystujące uwięzione jony działają zupełnie inaczej niż te bazujące na diamentowych centrach barwnych, ale pokazaliśmy, że QNodeOS może współpracować z obydwoma” — mówi Tracy Northup, profesor na Uniwersytecie w Innsbrucku w Austrii. 💎⚛️

Przyszłość sieci kwantowych 🌟

Nad stworzeniem QNodeOS pracowali eksperci z dziedziny fizyki, informatyki i inżynierii, aby podjąć kluczowy krok w realizacji misji QIA, której celem jest zbudowanie skalowalnej i użytecznej sieci kwantowej, która może obsługiwać rzeczywiste zastosowania. Jednocześnie system operacyjny będzie stanowił istotną podstawę dalszych badań i eksperymentów.

Kolejnym krokiem QIA jest zapewnienie globalnego dostępu do oprogramowania i sprzętu tej technologii. Jednym ze sposobów jest użycie QNodeOS w Quantum Network Explorer, demonstratorze internetu kwantowego firmy QuTech. Umożliwi to znacznie szerszej publiczności eksperymentowanie, wprowadzanie innowacji i tworzenie oprogramowania dla sieci kwantowych, co przyspieszy rozwój tej dziedziny 🚀🔬.