تدارک وسیع اینتل برای ورود به دنیای محاسبات کوانتومی

اینتل در حال آماده سازی رویکرد محاسبات کوانتومی خود برای رقبای Leapfrog است. این شرکت وعده این فناوری را برای بهبود باتری ها، امور مالی و هوش مصنوعی داده است.

به گزارش تکناک، در فناوری نوآورانه احتمالی محاسبات کوانتومی، تعداد کیوبیت‌هایی که یک دستگاه برای پردازش داده استفاده می‌کند، تنها عامل مهم نیست. اما این یک موضوع بزرگ است و اینتل معتقد است که استراتژی خود یعنی حفظ نزدیکی به رایانه‌های معمولی با فعال کردن تعداد کیوبیت های بزرگ در دراز مدت نتیجه خواهد داد.

با توجه به برخی اندازه‌گیری‌ها، اینتل در توسعه کامپیوترهای کوانتومی نسبت به رقبا عقب است. اما اینتل امیدوار است با پردازنده‌های کامپیوتر کوانتومی که در نهایت ظرفیت کافی را برای بهبود عملکرد کامپیوترهای کوانتومی در وظایفی مانند توسعه مواد جدید باتری یا پنل خورشیدی، تولید کود ارزان‌تر، بهبود سرمایه‌گذاری‌های مالی، توسعه لباس‌های ضد آب بهتر و یا قابلیت نفوذ به رمزگشایی امروزی را داشته باشد، از رقبا پیشی بگیرد. همچنین کامپیوترهای کوانتومی قابلیت شتاب بخشیدن به هوش مصنوعی را نیز دارد.

محاسبات کوانتومی بر فیزیک عجیب و غریب از اجسام بسیار کوچک تکیه می‌کند. رایانه‌های معمولی داده‌ها را در بیت‌ها ذخیره می‌کنند که هر کدام می‌تواند صفر یا یک را ذخیره کند، اما عنصر بنیادی که کامپیوترهای کوانتومی برای ذخیره و انتقال داده استفاده می‌کنند، کیوبیت است که از طریق پدیده‌ای به نام ترکیب فراوانی می‌تواند ترکیبی عجیب از صفر و یک را ذخیره کند. همچنین، چندین کیوبیت می‌توانند با یکدیگر تار مربوطی بسازند که در آن محکوم به هم‌پیچیدگی می‌شوند و در نتیجه قادر خواهند بود تا برخی از وظایف محاسباتی را به طرز چشمگیری تسریع کند.

کیوبیت‌ها موجوداتی ناپایدار هستند و به سادگی توسط نیروهای خارجی که محاسبات را از مسیر خود منحرف می‌کنند، تحت تأثیر قرار می‌گیرند. یکی از روش‌های برخورد با این وضعیت، اتصال چندین کیوبیت فیزیکی به یک کیوبیت بزرگتر و دارای تصحیح خطا است که به سرعت رشته را از دست نمی‌دهد. اما تصحیح خطا به معنی نیاز به کیوبیت‌های بیشتری در کامپیوترهای کوانتومی است.

در سخنرانی خود در کنفرانس نوآوری اینتل در روز چهارشنبه، گرگ لوندر، مدیر تکنولوژی شرکت اینتل، گفت: “شما باید به میلیون‌ها کیوبیت برسید و باید به میلیون‌ها کیوبیت تصحیح خطا برسید تا به بار کاری مؤثر در محاسبات دست پیدا کنید.”

اکنون بسیار زود است تا پیروزی اعلام شود، اما تحلیلگر CCS Insight، جیمز ساندرز، معتقد است که رویکرد اینتل حداقل امیدوارکننده است. او گفت: “ایده اینتل برای بهره‌برداری از چند دهه تجربه در تولید برای ساخت کیوبیتی در اطراف سیلیکون، بدون شک عمل خواهد کرد. نمی‌دانم که آیا اینتل بر صنعت رهبری خواهد داشت یا خیر.”

اول کیفیت کوانتومی، بعد مقیاس

رقبای اینتل دستگاه‌هایی با ده‌ها کیوبیت دارند که بسیار بیشتر از ۱۲ کیوبیت موجود در پردازنده کوانتومی Tunnel Falls اینتل است که ریچارد اولیگ، مدیر آزمایشگاه‌های اینتل آن را در کنفرانس نوآوری به نمایش گذاشت.

اولیگ گفت: “ما در حال کار بر روی یک نسخه دیگر هستیم”، اما او از اعلام تعداد کیوبیت‌ها خودداری کرد. “نخواهم گفت چندتا است. برای ما، این موضوع درباره تعداد نیست و بیشتر درباره کیفیت است.”

یک توری سیلیکون با قطر ۳۰۰ میلی‌متر که با پردازنده‌های Tunnel Falls مجهز شده است، مجموعاً ۲۴٬۰۰۰ کیوبیت را در بر می‌گیرد – پت گلسینگر، مدیرعامل اینتل، در سخنرانی اصلی خود در روز سه‌شنبه آن را به نمایش گذاشت – اما این تعداد تا زمانی که اینتل کیفیت کیوبیت‌ها را بهبود دهد، تقریباً به عنوان یک عدد تئوریک محسوب می‌شود. عوامل کیفیت شامل بهبود قابلیت اطمینان عملیات کیوبیت‌ها، افزایش اتصال بین کیوبیت‌ها درون پردازنده و در مراحل بعدی، مقابله با تصحیح خطا می‌باشد.

اینتل همچنین در حال کار بر روی فناوری بهتری برای کنترل کیوبیت‌ها با استفاده از پردازنده Horse Ridge خود است. این مسئله پیچیده است، زیرا پردازنده‌های کوانتومی باید در دماهای بسیار پایینی عمل کنند و حرارت تولید شده توسط پردازنده‌ها نیز مشکلاتی ایجاد می‌کند.

همچنین آزمون محصولات نیز چالش‌برانگیز است، زیرا برای رسیدن به شرایط دمای سرد کافی برای عملکرد محاسبات کوانتومی، ساعت‌ها طول می‌کشد. به همین دلیل، اینتل یک دستگاه ساخت که قادر است هزاران پردازنده را به طور همزمان در دماهای سرد آزمایش کند تا فرآیند توسعه سخت‌افزار را تسریع کند.

انواع کیوبیت ها

برای ساخت کامپیوترهای معمولی تقریباً یک روش وجود دارد: از عناصر مدارهای پردازش داده به نام ترانزیستور استفاده می‌شود که در توری‌هایی از بلور سیلیکون حک می‌شوند. با توجه به این موضوع، شرکت‌ها در حال بررسی روش‌های بسیار متفاوت برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی هستند. هنوز مشخص نیست کدام روش غالب خواهد شد یا آیا چندین رویکرد می‌تواند مورد توجه قرار گیرد.

شرکت‌های IBM، گوگل و استارت‌آپ Rigetti Computing از کیوبیت‌های ابررسانا استفاده می‌کنند – مدارهای کوچکی که به درجه‌ای نزدیک به صفر مطلق سرد می‌شوند. شرکت‌های IonQ و Quantinuum از تله‌های یونی استفاده می‌کنند که اتم‌های بار الکتریکی را برای تعاملاتی که کندتر انجام می‌شوند انتقال می‌دهند، اما قابلیت اطمینان بیشتری دارند. شرکت‌های دیگر با اتم‌های الکتریکی نیوترال یا ذرات نوری به نام فوتون‌ها کار می‌کنند.

بعد از بررسی رویکرد کیوبیت‌های ابررسانا یا همان ترانسمون کیوبیت‌ها، اینتل به جای آن یک تکنیک را انتخاب کرد که به نزدیکی ساختار معمولی میکروپردازنده‌هاست که قبلاً عمده فعالیت شرکت بوده است. این شرکت از الکترون‌ها درون تراشه‌های سیلیکونی استفاده می‌کند و از یک ویژگی کوانتومی به نام اسپین برای ضبط حالت کیوبیت استفاده می‌کند.

این کیوبیت‌های اسپین ممکن است رقیبی در ارائه پیشرفت محاسبات کوانتومی باشند که ساندرز انتظار دارد.

او گفت: “مطمئنم که تا سال ۲۰۳۰، چیزی وجود خواهد داشت که هم کیوبیت‌های ترانسمون [ابررسانا] و هم تله‌های یونی را دور خواهد زد و قابلیت محاسبات کوانتومی را تحت تاثیر قرار خواهد داد.”