پردازنده ۶۱۰۰ کیوبیتی رکورد محاسبات کوانتومی را شکست

به گزارش بیکینگ و به نقل از Science Alert، این دستاورد حاصل تلاش پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا است. آن‌ها با استفاده از اتم‌های سزیم به‌عنوان کیوبیت و به‌کارگیری سیستمی پیچیده از پرتوهای لیزری که مانند انبرک عمل می‌کرد، موفق شدند این اتم‌ها را در جای خود تثبیت کنند تا بیشترین میزان پایداری ممکن به‌دست آید.

در همین رابطه بخوانید: چگونه محاسبات کوانتومی دنیای ما را متحول می‌کند؟

در محاسبات کوانتومی، کیوبیت‌ها برخلاف بیت‌های کلاسیک رایانه‌های سنتی، تنها در دو حالت صفر یا یک عمل نمی‌کنند، بلکه به کمک پدیده‌ای به نام برهم‌نهی قادرند طیفی از حالت‌های احتمالی را نمایش دهند. این ویژگی امکان اجرای الگوریتم‌هایی را فراهم می‌آورد که حل آن‌ها از توان روش‌های مرسوم محاسباتی خارج است.

با این حال، برای بهره‌برداری واقعی از این توانمندی‌ها، وجود تعداد زیادی کیوبیت ضروری است. یکی از اهداف اصلی ایجاد آرایه‌های بزرگ، تصحیح خطا است؛ روشی که با افزودن کیوبیت‌های اضافی، آسیب‌پذیری ذاتی این ذرات را جبران کرده و صحت عملکرد رایانه کوانتومی را تضمین می‌کند.

به گفته مانوئل اندرس، فیزیکدان: «این لحظه‌ای سرنوشت‌ساز برای محاسبات کوانتومی مبتنی بر اتم‌های خنثی است. اکنون می‌توانیم چشم‌اندازی روشن برای ساخت رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر با قابلیت تصحیح خطا ترسیم کنیم. اجزای اصلی این پازل در جای خود قرار گرفته‌اند.»

پیشرفت به‌دست‌آمده نتیجه یک جهش واحد نبوده، بلکه حاصل مجموعه‌ای از دستاوردهای مهندسی در حوزه‌های مختلف است؛ از جمله توسعه انبرک‌های لیزری و بهبود محفظه‌های خلأ فوق‌العاده کم‌فشار.

یکی از چالش‌های اساسی در این حوزه پایداری کیوبیت‌ها است. در این پردازنده جدید، محققان موفق شدند کیوبیت‌ها را حدود سیزده ثانیه در حالت برهم‌نهی پایدار نگه دارند؛ رقمی که نزدیک به ده برابر بیشتر از نمونه‌های پیشین است. افزون بر این، امکان دستکاری تک‌تک کیوبیت‌ها با دقتی معادل نود و نه ممیز نود و هشت درصد فراهم شده است؛ شاخصی کلیدی که مسیر برنامه‌ریزی‌پذیری رایانه‌های کوانتومی را هموار می‌کند.

در همین رابطه بخوانید: رکوردشکنی در محاسبات کوانتومی: رسیدن به نرخ خطای ۰٫۰۰۰۰۱۵ درصد

گیوهی نومورا، فیزیکدان، در این زمینه می‌گوید: «معمولاً تصور می‌شود افزایش مقیاس با کاهش دقت همراه است، اما یافته‌های ما ثابت می‌کند که می‌توان همزمان به هر دو هدف دست یافت. اکنون علاوه بر کمیت، کیفیت نیز در دسترس ماست.»

با وجود این پیشرفت، راه رسیدن به رایانه‌های کوانتومی کارآمد همچنان ادامه دارد. برای رقابت با ابررایانه‌های امروزی، به آرایه‌های گسترده‌تر و پایداری بالاتر نیاز است. پژوهشگران در گام بعدی قصد دارند بر روی درهم‌تنیدگی کوانتومی متمرکز شوند؛ قابلیتی که رایانه‌های کوانتومی را از ذخیره‌سازی صرف داده به سمت پردازش واقعی سوق خواهد داد.
 

به باور کارشناسان، این فناوری در آینده نزدیک می‌تواند دریچه‌ای تازه برای کشف مواد نو، بررسی ماهیت ماده و حتی شناسایی قوانین بنیادی جدید در فیزیک بگشاید.

هانا مانِتش، فیزیکدان، می‌گوید: «هیجان‌انگیز است که در حال ساخت ماشین‌هایی هستیم که به ما امکان می‌دهند جهان را از زاویه‌ای ببینیم که تنها مکانیک کوانتومی قادر به توضیح آن است.»

این دستاورد علمی در نشریه نیچر (Nature) منتشر شده است.