کلیدواژه : کوانتوم

ساخت تراشه کوانتومی جدید قدرتمندتر از پیشرفته‌ترین ابرکامپیوترها

موبنا – سرمایه‌گذاری در عرصه رایانه‌های کوانتومی همچنان رو به افزایش است و شرکت‌های بزرگی چون گوگل، آی‌بی‌ام و اینتل رقابت تنگاتنگی را در این زمینه دنبال می‌کنند تا بتوانند نمونه عملی این رایانه‌های پیشرفته را به تولید انبوه برسانند. با این روند از هم اکنون فاصله زیادی باقی نمانده است تا برای نخستین بار رایانه‌های کوانتومی قدرت و توان پردازشی بالاتر خود نسبت به رایانه‌های سنتی را به ما نشان دهند. در این میان گوگل ما را یک گام به رایانه‌های کوانتومی نزدیکتر کرده است و با معرفی «بریستِلکون» به عنوان تراشه جدید رایانه‌های کوانتومی در نظر دارد رکورد جدید توان پردازشی ۷۲ کوانتوم بیت (کوبیت) را به ثبت برساند.

رایانه‌های سنتی محاسبات خود را به صورت باینری یا همان صفر و یک انجام می‌دادند. بنابراین هر بیت داده به صورت صفر یا یک کدگذاری می‌شد. با این وجود روی کار آمدن علوم جدید در حوزه مکانیک کوانتومی ما را با دنیای جدید آشنا کرد. یک کوبیت در این علم به گونه‌ای تعریف شده است که می‌تواند در یک توالی هر دو را شامل شود و به صورت موثرتر در آن واحد نمایانگر هر دو عدد صفر باشد. این مسئله به این معنا خواهد بود که قدرت یک سیستم محاسباتی کوانتومی به صورت معکوس ترسیم می‌شود و به عبارت ساده‌تر دو کوبیت می‌تواند به صورت همزمان چهار حالت ۰۰، ۰۱، ۱۰ و ۱۱ را نشان دهد، سه کوبیت می‌تواند نمایانگر هشت حالت باشد و … به همین ترتیب توان پردازشی رایانه می‌تواند به صورت تصاعدی افزایش یابد.

با این توضیحات رایانه های کوانتومی می توانند بهترین گزینه برای انجام عملیات‌های محاسباتی همزمان باشند و در فاصله زمانی مشابه که رایانه‌های کلاسیک می‌بایست به کمک صفر و یک به نوبت پردازش‌های خود را انجام دهند، رایانه‌های کوانتومی همان محاسبات و پردازش‌ها را به صورت همزمان به انجام می‌رسانند. این مسئله در حالت تئوری به این معنی خواهد بود که یک رایانه کوانتومی مجهز به تراشه ۴۹ کوبیتی می‌تواند نسبت به بهترین و قدرتمندترین ابرکامپیوتری که هم اکنون در کره زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد، عملکرد و توان بالاتری داشته باشد. لازم به ذکر است شرکت اینتل ژانویه امسال در جریان برگزاری نمایشگاه سی‌ای‌اِس تراشه جدید کوانتومی خود را موسوم به «تَنگل لِیک» مجهز به ۴۹ کوبیت به نمایش گذاشت.

آخرین تراشه‌ای که گوگل مدل مفهومی آن را هم اکنون معرفی کرده است «بریستِلکون» نام دارد و به طور باورنکردنی ۷۲ کوبیت را شامل می‌شود. این کوبیت‌ها در یک آرایه مربعی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند و از طریق سیستم ابررسانای پیشرفته طبیعت کوانتومی خود را به دست می‌آورند. این سیستم به آنها امکان می‌دهد با ارایه جریان دو جهته در آن واحد، در حالت‌های مختلف عمل کنند.

البته باید توجه داشته باشیم توان چنین تراشه قدرتمندی فقط محدود به تعداد کوبیت‌های روی آن نمی‌شود و گوگل به کمک چنین محصولی سعی دارد بزرگترین مسایل ریاضی موجود در کائنات را حل کند. کوبیت‌ها عموما شکننده هستند و نوسانات بیرونی می‌تواند خطاهای حافظه‌ای را در آنها ایجاد کند تا در نهایت نتیجه کلی محاسبات ضعیف شود. تشخیص این مسئله در رایانه‌های کوانتومی دشوار است و گوگل در تلاش است این مشکل را هم از بین ببرد.

برای حل این مشکل «آزمایشگاه هوش مصنوعی کوانتومی گوگل» چند سال قبل تکنیک تصحیح پیغام خطای کوانتوم (QEC) را ارایه کرد و نشان داد این سیستم در یک تراشه ۹ کوبیتی به خوبی عمل می‌کند. تکنیک QEC به کمک مجموعه‌ای از داده‌ها و کوبیت‌‌های اندازه‌گیری عمل می‌کند و به سیستم امکان می‌دهد به صورت غیرمستقیم، بدون تاثیرگذاری روی اطلاعات آنها را اندازه‌گیری کند. در سیستم ۹ کوبیتی این روش توانست میزان خطاهای پیش آمده را به کمتر از یک درصد برساند تا بر این اساس پیغام خطا به‌ازای هر درگاه کوبیت ۰.۱ درصد و به‌ازای هر درگاه دو کوبیت ۰.۶ درصد محاسبه شود.

محققان گوگل هم اکنون روی پروژه مشابهی کار می‌کنند تا پیغام‌های خطا در بریستلکون را با ۷۲ کوبیت به حداقل برسانند. به منظور اندازه‌گیری دقیق عملکرد این تراشه، محققان ابزار جدیدی ارایه کرده‌اند که قادر است هر پیغام خطا را به صورت جداگانه شناسایی کند.

۱۷دی

جلوگیری از استراق سمع با انتقال از راه دور جدید کوانتومی

محققان به پیشرفت جدیدی در پدیده "حرکت شبح‌وار اجسام" که توسط آلبرت اینشتین مطرح شده بود، دست یافته‌اند که...

۲۷فروردین

پردازش سیاهچاله‌ ای: آیا سیاهچاله‌ واقعا یک کامپیوتر کوانتومی است؟

موبنا – ازآنجاکه بلندپروازی انسان حدومرزی ندارد، هدف بعدی پیشگامان خلاق و متفکر ذخیره‌سازی و پردازش...

۲۱فروردین

فیزیکدان ایرانی اینشتین را به چالش کشید

موبنا – نور در محیط خلاء با سرعت ثابت جهانی حرکت می کند اما تیمی از محققان دانشگاه اوتاوا به سرپرستی پروفسور...