Исследователи Quantum Internet Alliance (QIA) из Технического университета Делфта, QuTech, Университета Инсбрука, INRIA и CNRS недавно объявили о создании первой операционной системы, предназначенной для квантовых сетей: QNodeOS 🚀. Исследование, опубликовано в журнале Natureпредставляет собой важный шаг вперед в преобразовании квантовых сетей из теоретической концепции в практическую технологию, которая может произвести революцию в будущем Интернета 🌐.

«Цель нашего исследования — сделать технологию квантовых сетей доступной каждому. С QNodeOS мы делаем большой шаг вперед. Впервые стало возможным легко программировать и запускать приложения в квантовой сети», — объясняет профессор Стефани Венер, профессор квантовых вычислений в Институте квантовых технологий QuTech Делфтского технического университета, которая руководила исследованием. «Наша работа также создает основу, которая открывает новые направления исследований в области квантовых вычислений». 💡

Устранение барьеров для разработчиков 👩‍💻👨‍💻

Возможность легкого программирования классического оборудования, такого как ноутбуки и мобильные телефоны, изменила наш мир и позволила создавать самые разные приложения. «Система работает так же, как программное обеспечение на вашем домашнем компьютере: вам не нужно знать, как работает оборудование, чтобы им пользоваться», — говорит Марияграция Юлиано, аспирантка QuTech.

Устраняя барьер между сетевым оборудованием и программным обеспечением, операционная система позволит разработчикам легко создавать приложения, совместимые с широким спектром оборудования, что откроет путь для внедрения квантовой сетевой технологии в общество.

Полностью программируемая операционная система 💻✨

Операционная система квантовой сети, известная как QNodeOS, является полностью программируемой, что означает, что приложения могут работать на высоком уровне, аналогично приложениям в традиционных операционных системах, таких как Windows или Android. В отличие от предыдущих систем, которые требовали программирования специального кода для каждой экспериментальной установки, QNodeOS упрощает управление сетевыми квантовыми процессорами независимо от используемой аппаратной платформы.

«Эта архитектура, никогда ранее не создававшаяся для квантовых сетей, позволяет разработчикам сосредоточиться на логике приложения, а не на деталях оборудования», — объясняет Барт ван дер Вехт, аспирант QuTech. «Это упрощает создание новых типов приложений, некоторые из которых мы сегодня даже не можем себе представить». 🤯

Автор-корреспондент Стефани Венер и соавторы Марияграция Юлиано, Карло Делле Донне и Барт ван дер Вехт в контексте кода приложения высокого уровня, исполняемого на оборудовании квантовой сети с использованием стека QNodeOS. Кредит: Студия Oostrum

Совместимость с несколькими типами оборудования 🔗

Приложения квантовых сетей отличаются от тех, которые работают на квантовом компьютере, что создает уникальные проблемы, которые исследователям приходится преодолевать. В отличие от квантовых компьютеров, которые запускают одну программу, сетевые квантовые приложения требуют, чтобы несколько программ запускались независимо на разных узлах сети — например, клиентское приложение на вашем телефоне и сервер в облаке ☁️.

Эти программы должны координироваться посредством обмена сообщениями и квантовой запутанности — особого типа связи, обеспечивающего работу квантовых сетей. QNodeOS решает эти уникальные проблемы сетевой парадигмы квантового исполнения.

Исследователи продемонстрировали, что QNodeOS может работать с несколькими типами квантового оборудования, подключив его к двум совершенно разным типам квантовых процессоров. «Наши процессоры на основе захваченных ионов работают совершенно иначе, чем те, которые основаны на центрах окраски алмазов, но мы показали, что QNodeOS может работать с обеими», — говорит Трейси Нортап, профессор Университета Инсбрука, Австрия. 💎⚛️

Будущее квантовых сетей 🌟

Создание QNodeOS объединило экспертов в области физики, компьютерных наук и инженерии, чтобы сделать ключевой шаг в миссии QIA по созданию масштабируемой и полезной квантовой сети, способной поддерживать реальные приложения. В ходе этого процесса операционная система станет важной основой для дальнейших исследований и экспериментов.

В качестве следующего шага QIA работает над обеспечением глобального доступа к программным и аппаратным компонентам этой технологии. Одним из способов является использование QNodeOS в Quantum Network Explorer, демонстраторе квантового интернета от QuTech. Это позволит гораздо более широкой аудитории экспериментировать, внедрять инновации и создавать программное обеспечение для квантовых сетей, ускоряя развитие этой области 🚀🔬.