استاندارد جدیدی برای محاسبات کوانتومی ایجاد شد

مهندسان کوانتومی عملکرد تراشه سیلیکونی را 100 برابر بهبود بخشیدند و استاندارد جدیدی را در محاسبات کوانتومی ایجاد کردند.

به گزارش تکناک، محققان دانشگاه نیوساوت ولز با نشان دادن این موضوع که کیوبیت‌های اسپین (کیوبیت‌هایی که اطلاعات در تکانه اسپین الکترون ذخیره می‌شود) می‌توانند داده‌ها را تا دو میلی‌ثانیه، یعنی  ۱۰۰ برابر بیشتر از بنچمارک های گذشته در پردازنده کوانتومی مشابه ذخیره کنند ایجاد کرده اند.

رایانه‌های کلاسیک با بیت‌ها کار می‌کنند ( متشکل از یک و صفر ) اما یک کامپیوتر کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها استفاده می‌کند که در بالای یک‌ها و صفرها، یک برهم نهی نیز دارد که می‌تواند همزمان یک و صفر باشد. به همین دلیل، عملیات روی کیوبیت ها می تواند تعداد زیادی محاسبات را به صورت موازی انجام دهد.

زمانی که کیوبیت‌ها در محاسبات پیچیده‌تر دستکاری می شوند، به عنوان “زمان انسجام” شناخته می‌شوند.

خانم آماندا سید هاوس دانشجوی دکتری که کارش در محاسبات کوانتومی نظری به این موفقیت کمک کرد در این ارتباط گفت: زمان انسجام طولانی تر به این معنی است که شما زمان بیشتری برای ذخیره اطلاعات کوانتومی خود در اختیار دارید . این دقیقاً همان چیزی است که هنگام انجام عملیات کوانتومی به آن نیاز دارید. زمان انسجام اساساً به شما می گوید که چه مدت می توانید همه عملیات را در هر الگوریتم یا دنباله قبل از اینکه تمام اطلاعات کیوبیت‌هایتان را از دست بدهید انجام دهید.

در محاسبات کوانتومی، هر چه کیوبیت ها بیشتر در حال چرخش بمانند، شانس بیشتری برای حفظ اطلاعات در طول محاسبات وجود دارد. هنگامی که این چرخش متوقف می شود، اطلاعات فرو می ریزد. محققان دریافتند که با تغییر حرکت کیوبیت‌ها و حرکت بی‌وقفه آن‌ها، می‌توان زمان نگهداری اطلاعات را به شدت بهبود بخشید.

کیوبیت هایی که منحصرا کنترل شده اند

با این حال، چالش هایی برای اثبات مفهوم این دستاورد وجود دارد. توانایی کنترل میلیون‌ها کیوبیت تنها با یک آنتن گام مهمی به جلو بود. با این حال، تیم باید بر روی چگونگی دستکاری کیوبیت ها به صورت جداگانه برای استفاده در یک کامپیوتر کوانتومی کار  بیشتری کند.

برای رسیدن به این هدف، تیم پروتکل کیوبیتی به نام «SMART» ایجاد کرد که مخفف عبارت «Sinusoidally Modulated, Always Rotating, and Tailored» است.

از طریق SMART، محققان هر کیوبیت چرخشی را دستکاری کردند تا به جای چرخیدن در دایره، مانند پاندول ساعت، به جلو و عقب تکان بخورد. سپس، اگر یک میدان الکتریکی به صورت جداگانه روی هر کیوبیت اعمال شود که آن را از رزونانس خارج کند  می‌توان آن را با سرعتی متفاوت نسبت به همسایگانش قرار داد، اما همچنان با همان ریتم حرکتی.

خانم سید هاوس می‌گوید: تصور کنید مثلا دو بچه روی تاب تقریباً به‌طور همگام به جلو و عقب می‌روند.اگر به یکی از آنها فشار دهیم، می‌توانیم آنها را به انتهای قوس خود در طرف مخالف برسانیم، بنابراین زمانی که یکی از آنها 1 است، دیگری می‌تواند 0 باشد.

نتیجه این است که یک کیوبیت را میتوان  به صورت جداگانه (الکترونیکی) کنترل کرد  در حالی که تحت تأثیر کنترل سراسری (به صورت مغناطیسی) قرار دارد، اما زمان انسجام، همانطور که قبلاً گفته شد، به طور قابل توجهی طولانی تر شده و برای محاسبات کوانتومی مناسب می شود.

مراحل بعدی

به گفته محققان، پروتکل آنها از یک مسیر بالقوه برای کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس کامل ایجاد خواهد کرد.

اینگویلد هانسن(Ingvild Hansen)   محقق ارشد این پروژه، اضافه کرد هدف بعدی ما این است که پس از آنکه این نتایج را با یک کیوبیت در مقاله تجربی خود اثبات کردیم این کار را با محاسبات دو کیوبیت دنبال کنیم.  می‌خواهیم این کار را برای تعداد انگشت شماری کیوبیت نیز انجام دهیم تا نشان دهیم که این نظریه در عمل اثبات شده است.