گام کلیدی به سوی محاسبات کوانتومی قابل اطمینان، اولین پردازنده کوانتومی منطقی جهان
به گزارش رسانه مدیاتی، یک تیم در دانشگاه هاروارد به یک نقطه عطف کلیدی در تلاش برای محاسبات کوانتومی پایدار و مقیاسپذیر پی بردهاند. این تیم برای اولین بار، یک پردازنده کوانتومی قابل برنامهریزی و منطقی ساخته است که میتواند تا 48 کیوبیت را رمزگذاری کند و صدها عملیات گیت منطقی را اجرا نماید. این پیشرفت، که تحت نظارت میخائیل لوکین صورت گرفته، امکان اجرای الگوریتمهای پیچیده در یک سیستم کوانتومی با اصلاح خطا را فراهم میکند و گام مهمی به سوی رایانههای کوانتومی عملی و مقاوم است.
در محاسبات کوانتومی، یک بیت کوانتوم یا «کیوبیت»، یک واحد اطلاعات است، درست مانند یک بیت باینری در محاسبات کلاسیک. برای بیش از دو دهه، فیزیکدانان و مهندسان به جهان نشان دادهاند که محاسبات کوانتومی، اصولاً با دستکاری ذرات کوانتوم – اعم از اتم، یون یا فوتون – برای ایجاد کیوبیتهای فیزیکی امکانپذیر است. اما استفاده موفقیتآمیز از عجایب مکانیک کوانتوم برای محاسبات پیچیدهتر، به شرطی امکانپذیر است که بتوان تعداد کافی کیوبیتهای فیزیکی را جمعآوری کرد. قابل ذکر است که این کیوبیتها ذاتاً ناپایدار و مستعد فروپاشی از حالتهای کوانتومی خود هستند.
آنچه در حوزه قلمرو محاسبات کوانتومی مهم است، به اصطلاح کیوبیتهای منطقی هستند: مجموعهای از کیوبیتهای فیزیکی غیر ضروری و تصحیح شده، که میتوانند اطلاعات را برای استفاده در یک الگوریتم کوانتومی ذخیره کنند. ایجاد کیوبیتهای منطقی بهعنوان واحدهای قابل کنترل – مانند بیتهای کلاسیک – یک مانع اساسی برای این میدان بوده است و به طور کلی تا زمانی که رایانههای کوانتومی نتوانند به طور قابل اعتماد روی کیوبیتهای منطقی کار کنند، این فناوری پیشرفت نخواهد کرد. تا به امروز، بهترین سیستمهای محاسباتی یک یا دو کیوبیت منطقی را به کار میگیرند.
کیوبیت منطقی در رایانش کوانتومی، به مانند سکههای ارزشمندی در پادشاهی فناوری هستند و نقش حیاتی ایفا میکنند: آنها گروههایی از کیوبیتهای فیزیکی با لایههای اضافی اصلاح خطا هستند که قادرند اطلاعات را برای استفاده در الگوریتمهای کوانتومی ذخیره کنند.
همانند هوش مصنوعی که بحثش در روزهای اول بسیار داغ بود ، این دستاورد نقطه عطف پیشرفت کوانتوم است . امروزه ما شاهد ثمره ایده تصحیح خطای کوانتومی و تحمل خطا هستیم که از مدتها پیش توسط نظریهپردازان روی آن تحقیق میشد.
لوکین گفت: “من فکر میکنم این اتفاق یکی از لحظاتی است که در آن مشخص است که چیز بسیار خاصی در راه است.” اگرچه هنوز چالشهایی در پیش است، اما ما انتظار داریم که این پیشرفت جدید پیشرفت به سمت رایانههای کوانتومی مفید و مقیاس بزرگ را تسریع کند.
بنا به گفته دستیار مدیر اداره ریاضی و فیزیک بنیاد ملی علوم: «این پیشرفت یک همکاری بین دو نیروی مهندسی و طراحی کوانتومی است. این تیم نه تنها توسعه پردازش اطلاعات کوانتوم را با استفاده از اتمهای خنثی سرعت بخشیده است، بلکه دریچه جدیدی را به روی اکتشافات دستگاههای کیوبیت منطقی در مقیاس بزرگ باز کرده است که میتوانند مزایای متفاوتی را برای علم و جامعه فراهم کند.»
