Qnodeos tuyên bố là hệ điều hành đầu tiên cho các mạng lượng tử, mở đường cho các ứng dụng lượng tử trong tương lai

Các thành viên của Liên minh Internet lượng tử (QIA) từ TU Delft, QuTech, Đại học Innsbruck, INRIA và CNRS đã công bố một nghiên cứu về hệ điều hành QNodeOS, được cho là hệ điều hành đầu tiên dành cho mạng lượng tử. QNodeOS được thiết kế không phụ thuộc vào phần cứng và giúp lập trình viên dễ dàng phát triển và triển khai ứng dụng bằng cách loại bỏ các chi tiết cấp thấp.

Đây là một framework độc lập với nền tảng, có khả năng thực thi các ứng dụng trong mạng lượng tử bằng các ngôn ngữ lập trình cao cấp. Cần hiểu rằng QNodeOS nhắm đến mạng lượng tử, không phải máy tính lượng tử. Nói đơn giản, máy tính hoặc vi xử lý lượng tử như chip Majorana 1 mới nhất của Microsoft được thiết kế để thực hiện tính toán dựa trên các quy luật của vật lý lượng tử, như rối lượng tử và chồng chất.

Ngược lại, mạng lượng tử kết nối các thiết bị lượng tử, giúp phối hợp và là yếu tố chính cho tính toán lượng tử phân tán. Mạng lượng tử cần một hệ điều hành để quản lý luồng thông tin lượng tử, điều phối sự rối lượng tử và đồng bộ hóa tất cả các thiết bị kết nối. Các thiết kế ứng dụng mạng lượng tử trước đây thường dựa vào phần mềm cụ thể cho phần cứng, hạn chế về chức năng và không thân thiện với người dùng.

Hãy coi nó như tương đương với các ngôn ngữ lập trình cấp thấp. Ngôn ngữ cấp cao cung cấp sự trừu tượng vi kiến trúc, cho phép mã nguồn di động giữa các thiết kế khác nhau. Lĩnh vực điện toán lượng tử cũng cần những bước tiến tương tự, như Mariagrazia Luliano từ QuTech giải thích: Hệ thống này giống như phần mềm trên máy tính của bạn, bạn không cần biết cách phần cứng hoạt động để sử dụng nó.

Bài báo mô tả cách QNodeOS tương thích với các thiết kế chip lượng tử khác nhau như bộ xử lý ion bị trap và hệ thống màu viên kim cương NV. Hơn nữa, nền tảng này hỗ trợ đa nhiệm để tối đa hóa việc sử dụng và hiệu quả tài nguyên phần cứng. Theo suy luận, điều này được thực hiện bằng cách chuyển đổi mã cấp cao thành NetQASM cấp thấp, sau đó được chuyển đổi thành các lệnh cụ thể cho phần cứng thông qua một công cụ được gọi là QDriver.

Nhóm nghiên cứu đã trình diễn QNodeOS trên hai nút lượng tử dựa trên trung tâm NV trong kim cương, mỗi nút có một qubit. Các lệnh cấp cao, được xác định là tùy ý, đã được thực hiện theo một giao thức QDC cơ bản, trong đó nút khách gửi lệnh đến nút máy chủ. Đây là lần đầu tiên thực hiện lập trình và thực thi ứng dụng mạng lượng tử ở cấp cao. Nghiên cứu cũng chi tiết các biện pháp kết nối đường dài nhằm cải thiện kiến trúc và giảm độ trễ.

Nguồn: www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/qnodeos-claims-to-be-the-first-operating-system-for-quantum-networks-paving-the-way-for-future-quantum-applications