گام بزرگ فیزیکدانان برای رقابت کوانتومی شگفت‌انگیز/ توسعه شبیه‌ساز ۲۵۶ کیوبیتی

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، تیمی از فیزیکدانان دانشگاه هاروارد، ام‌آی‌تی و چند دانشگاه‌ دیگر، نوع خاصی از کامپیوتر کوانتومی را ساخته‌اند که به عنوان یک شبیه‌ساز کوانتومی قابل برنامه‌ریزی شناخته می‌شود و با ۲۵۶ بیت کوانتومی یا کیوبیت کار می‌کند.

این سیستم گامی مهم در جهت ساخت ماشین‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ است که می‌تواند برای پیشبرد انبوهی از فرایندهای پیچیده کوانتومی و در نهایت کمک به دستیابی به موفقیت‌های واقعی در علم مواد، فناوری‌های ارتباطی، امور مالی و بسیاری از زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار گیرد و بر موانع تحقیقاتی که فراتر از توانایی سریع‌ترین ابرکامپیوترهای امروزی است غلبه کند.

بیشتر بخوانید:

سومین آزمایش انتقال اطلاعات به روش کوانتومی انجام شد

محققان مخابره کوانتومی با کیفیت بالا را انجام می‌دهند

ترکیب هوش مصنوعی و رایانش کوانتومی چه تأثیری بر پیشرفت دنیای فناوری دارد؟

رایانش کوانتومی بحران‌های انسانی را حل خواهد کرد

رایانش کوانتومی در آینده نزدیک نحوه پردازش را در سیستم‌های کامپیوتری دستخوش تغییر قرار خواهد داد. کیوبیت‌ بلوک‌ بنیادین و پایه ساخت کامپیوترهای کوانتومی هستند که به عنوان منبع قدرتمند پردازش گسترده داده‌های آینده شناخته می‌شوند.

گامی جدید در حوزه رایانش کوانتومی

میخائیل لوکین(Mikhail Lukin)، استاد فیزیک و یکی از مدیران پروژه کوانتومی هاروارد می‌گوید: «این نتایج می‌تواند رایانش کوانتومی را به حوزه جدیدی سوق دهد که تاکنون هیچ کس گام در آن نگذاشته است. به عبارت دیگر ما در حال ورود به بخش کاملاً جدیدی از دنیای کوانتومی هستیم.»

این تحقیقات جدید نشان می‌دهد، رایانش کوانتومی آنقدر می‌تواند قدرتمند باشد که برنامه‌های قابل اجرا در آن نامحدود خواهند بود. به زبان ساده یعنی کامپیوتر کوانتومی برنده هر رقابت پردازشی در عصر آینده است. خواص مرموز ماده در مقیاس‌های بسیار کوچک همچون کوانتوم قابل توجه است اما چیزی که اهمیت دارد این است که مهار آن، قدرت پردازش بسیار بالایی را برایمان فراهم می‌کند.

افزایش کیوبیت در شرایط مناسب به این معنی است که سیستم می‌تواند اطلاعات بیشتری را نسبت به بیت‌های کلاسیکی که کامپیوترهای استاندارد روی آنها کار می‌کنند ذخیره و پردازش کند.

سپهر عبادی دانشجوی تحصیلات تکمیلی که در این پروژه مشارکت داشته است می‌گوید: «علت اینکه مسئله نامحدود بودن قوای پردازشی مطرح می‌شود این است که تعداد حالات کوانتومی که فقط با ۲۵۶ کیوبیت امکان‌پذیر است بیش از تعداد اتم‌های موجود در کل منظومه شمسی است.»

طرز کار رایانش کوانتومی به چه طریق است؟

این آزمایش‌ها دانش ما را در مورد خصوصیات اصلی مواد در سطح کوانتوم افزایش می‌دهد و می‌تواند به دانشمندان نشان دهد که چگونه مواد جدیدی را با خواص عجیب طراحی کنند. این سیستم جدید اجازه می‌دهد تا اتم‌ها در آرایه‌های دو بعدیِ انبرک نوری جمع شوند(انبرک نوری ابزاری علمی است که در آن از پرتو لیزر برای ایجاد نیروی جاذبه یا دافعه استفاده می‌شود). این کار سیستم را از ۵۱ به ۲۵۶ کیوبیت افزایش می‌دهد.

وقتی این سیستم‌ها به طور کلی پیاده‌سازی شوند دیگر هیچ محدودیتی برای کار با آنها وجود ندارد.

محققان به لطف انبرک نوری می‌توانند اتم‌ها را به صورت الگوهای بدون نقص مرتب کرده و اشکال قابل برنامه‌ریزی مانند شبکه‌های مربعی، لانه زنبوری یا مثلثی را ایجاد کنند تا فعل و انفعالات مختلف بین کیوبیت‌ها قابل مهندسی باشد. این پلتفرم اساساً همان کاری را می‌کند که در داخل یک پروژکتور برای نمایش تصاویر روی صفحه استفاده می‌شود با این تفاوت که به عنوان یک جز مهم در شبیه‌ساز کوانتومی تطبیق داده شده است.

بارگذاری اولیه اتم‌ها در انبرک نوری تصادفی است و محققان باید اتم‌ها را به اطراف منتقل کنند. محققان سپس با استفاده از مجموعه دوم انبرک‌های نوری متحرک، اتم‌ها را به مکان مورد نظر خود کشانده و حالت تصادفی اولیه را از بین می‌برند. لیزرها به محققان کنترل کاملی بر موقعیت کیوبیت‌های اتمی و دستکاری منسجم کوانتومی می‌دهد.

رقابت کوانتومی وارد فاز تازه‌ای خواهد شد

توت وانگ(Tout Wang)، همکار تحقیقاتی فیزیک از هاروارد و یکی دیگر از مشارکت‌کنندگان در این تحقیق می‌گوید: «کار ما بخشی از یک رقابت واقعاً شدید و دیدنی برای ساخت کامپیوترهای بزرگ‌تر و بهتر است. بسیاری از مؤسسات تحقیقاتی برتر جهان به لطف سرمایه‌گذاری عمده بخش خصوصی ازجمله گوگل، IBM، آمازون و بسیاری دیگر از شرکت‌ها می‌کوشند تا بهترین نتیجه حاصل شود.»

محققان در حال حاضر برای بهبود سیستم از طریق کنترل لیزر روی کیوبیت‌ها و برنامه‌ریزی بیشتر سیستم تلاش می‌کنند. آنها همچنین به طور فعال در حال بررسی چگونگی استفاده از سیستم برای برنامه‌های جدید هستند، از تحقیق در مورد اشکال عجیب و غریب ماده کوانتومی تا حل مشکلات چالش‌برانگیز جهان حقیقی که می‌توانند به طور طبیعی روی کیوبیت‌ها رمزگذاری شوند.

عبادی می‌گوید: «این پیشرفت، تحقیقات علمی جدید را ساده‌تر می‌کند و شبیه‌سازی‌هایی که تا پیش از این زیرساخت کافی برای آنها وجود نداشته است را مهیا می‌سازد. وقتی این سیستم‌ها به طور کلی پیاده‌سازی شوند دیگر هیچ محدودیتی برای کار با آنها وجود ندارد.»

انتهای پیام/۴۱۶۰