Hét amerikai felsőoktatási intézmény – a Duke, a Tufts, a Kalifornia Berkeley, a Marylandi, a Chicagói, az Új-Mexikói egyetemek, valamint az MIT (Massachusetts Institute of Technology) – közös projekt, a Szoftverrel méretezett architektúra kvantumtervezéshez (STAQ) keretében építi a világ első „praktikus” kvantumszámítógépét.
Öt éven belül, ioncsapdát használva akarják bemutatni a kvantumgépek előnyeit a hagyományos komputerekkel szemben. (Az ioncsapda elektronsugár pályájának megtörése az elektronok és az esetleg jelen levő negatív ionok pályájának szétválasztásáért.)
„Mérföldkő lesz a gyakorlatban is működő első kvantumkomputer felépítése. Azon dolgozunk, hogy elméletből gyakorlattá váljon a kvantumforradalom. Ezek a gépek mindent megváltoztatnak az általunk használt technológiákkal és használati módjukkal kapcsolatban” – nyilatkozta France Córdova, a Duke Egyetem által vezetett kezdeményezést támogató amerikai Nemzeti Tudományos Alap (NSF) igazgatója. (A Google, az IBM és más nagyvállalatok szintén fejlesztik saját kvantumkomputerüket, viszont más technológiákat használnak.)
Rendszerszintű kutatások (architektúra, tervezés, operációs rendszerek, programozói környezetek) eddig csak akadémiai közegben, és absztrakciós szinten folytak. Az új projekt célja viszont a tényleges fejlődést bizonyító konkrét hardver kidolgozása.
Az integrált megközelítés lényege, hogy optimalizáláson és tudományos számítási problémákon alapuló új algoritmusokat fejlesztve javítják a hardvert, a szoftverekkel pedig a speciális gépen futó algoritmus teljesítményét növelik.
A kutatók négy főbb célra összpontosítanak.
Először is komoly kihívást jelentő számítási feladat abszolváláshoz elegendő mennyiségű kvantumbitből (qubitből) álló gépet építenek. Másrészt biztosítaniuk kell, hogy a rendszerhez tartozó összes qubit interakcióba tudjon lépni egymással, ami kritikus szempont alapvető fizikai problémák megoldásához. Harmadik pont a szoftver, az algoritmusok, segédprogramok és a rendszertervezés egybeintegrálása. Negyedrészt, azonos mennyiségű input kellene a kísérleti és az elméleti kutatóktól, a mérnököktől és a számítástudományi szakemberektől.
Az interdiszciplináris projekttel az Egyesült Államok jelentős mértékben megszilárdíthatja szakterületi vezető pozícióját.