تراشه «Ocelot» ممکن است سرانجام بزرگترین مشکل محاسبات کوانتومی را حل کند

پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) و آمازون وب سرویسز (AWS) با معرفی تراشه کوانتومی «Ocelot»، گامی بزرگ به سوی کاهش چالش سربار کیوبیت‌ها در رایانه‌های کوانتومی برداشته اند. این تراشه مبتنی بر کیوبیت‌های موسوم به «گربه» است که با استفاده از کدهای تصحیح خطای سادهتر، نیاز به کیوبیت‌های اضافی را تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد و مسیر را برای ساخت رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر هموار می‌کند.  

فناوری کیوبیت‌های گربه: این کیوبیت‌ها از مدارهای ابررسانای مایکروویو ساخته شدهاند و دو حالت ۰ و ۱ را با دامنه نوسان بسیار بزرگ و پایدار تعریف می‌کنند. این طراحی باعث مقاومت ذاتی در برابر خطاهای رایج «بیت-فلیپ» (تغییر ناخواسته حالت کیوبیت) می‌شود.  

الهام از گربه شرودینگر: مشابه آزمایش فکری معروف، کیوبیت‌های گربه می‌توانند همزمان در دو حالت ماکروسکوپیک وجود داشته باشند، اما به جای حساسیت بالا، پایداری قابل توجهی در برابر نویز محیطی نشان می‌دهند.  

کاهش چشمگیر سربار: با حذف خطاهای بیت-فلیپ، تنها خطای باقیمانده «برگشت فاز» است که با کدهای تکراری کلاسیک (مانند کد تکرار) قابل اصلاح است. این امر نیاز به کیوبیت‌های اضافی برای تصحیح خطا را تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد.  

ساختار تراشه Ocelot  

ترکیب ۵ کیوبیت گربه با مدارهای بافر برای تثبیت نوسانات

استفاده از ۴ کیوبیت فرعی جهت تشخیص خطاهای فاز

نتایج آزمایشی در مقاله نیچر نشان داد افزودن کیوبیت‌های گربه از ۳ به ۵، کارایی سیستم را افزایش می‌دهد.  

فرناندو براندائو، مدیر علوم کاربردی AWS: «این معماری مقیاس‌پذیر، نیاز به کیوبیت‌های اضافی را به شدت کم می‌کند. ما حالا می‌توانیم روی خطاهای باقیمانده متمرکز شویم.»  

استیون پینتر، سرپرست تیم: «Ocelot یک نمایش اولیه امیدوارکننده است، اما هنوز چالش‌های بزرگی پیش رو داریم. همکاری با دانشگاه‌ها برای پیشرفت این فناوری حیاتی است.»  

اگرچه این فناوری در مرحله اثبات مفهوم است، کاهش سربار کیوبیت‌ها می‌تواند شتاب توسعه رایانه‌های کوانتومی کاربردی را تغییر دهد. گام بعدی پژوهشگران، بهبود پایداری کیوبیت‌های گربه و گسترش این معماری به سیستم‌های بزرگتر است.  

رایانه‌های کوانتومی به دلیل حساسیت کیوبیت‌ها به نویز، نیاز به کیوبیت‌های اضافی برای تصحیح خطا دارند که هزینه و پیچیدگی سیستم را افزایش می‌دهد. فناوری Ocelot با ترکیب کیوبیت‌های پایدار و کدهای سادهتر، این مشکل را هدف گرفته است.