دانشمندان مؤسسه فناوری کالیفرنیا با ساخت پردازنده کوانتومی شامل ۶۱۰۰ کیوبیت رکورد جدیدی در محاسبات کوانتومی ثبت کردند.
به گزارش تکناک، در این پروژه پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا برای ایجاد کیوبیتها از اتمهای سزیم استفاده کردند و با بهکارگیری سامانهای پیچیده از لیزرها، شرایطی فراهم کردند که اتمها مانند موچین در جای خود ثابت بمانند و پایداری لازم را حفظ کنند.
کیوبیتها، برخلاف بیتهای کلاسیک رایانههای معمولی، بر اساس اصل برهمنهی عمل میکنند؛ بدین معنا که علاوه بر صفر و یک، طیفی از احتمالات را نیز در بر میگیرند. همین ویژگی امکان اجرای الگوریتمهایی را فراهم میآورد که از توان روشهای محاسباتی سنتی فراتر میرود.
یکی از دلایل اصلی طراحی آرایههای بزرگ، مسئله اصلاح خطاست. افزودن کیوبیتهای مازاد به سامانه، امکان جبران شکنندگی ذاتی کیوبیتها و افزایش قابلیت اطمینان در عملکرد را فراهم میکند. به گفته مانوئل اندرس، فیزیکدان این پروژه: «این دستاورد نقطه عطفی برای محاسبات کوانتومی مبتنی بر اتمهای خنثی است. اکنون مسیر دستیابی به رایانههای کوانتومی بزرگ و مجهز به اصلاح خطا آشکار شده است.»
افزایش ظرفیت این سامانه نتیجه یک تحول واحد نبود، بلکه حاصل مجموعهای از پیشرفتهای مهندسی در حوزههای گوناگون از جمله موچینهای لیزری و محفظههای خلأ فوقالعاده کمفشار بود.
پایداری از بزرگترین چالشهای رایانههای کوانتومی به شمار میرفت. نوآوریهای بهکاررفته در این آرایه جدید، موفق شدند کیوبیتها را به مدت ۱۳ ثانیه در حالت برهمنهی نگه دارند؛ زمانی که تقریباً ده برابر بیشتر از سامانههای پیشین است. همچنین امکان کنترل تکتک کیوبیتها با دقت ۹۹٫۹۸ درصدی فراهم شد؛ معیاری که گامی مهم در مسیر برنامهپذیری فناوری کوانتومی محسوب میشود.
گیوهی نومورا، فیزیکدان دیگر این تیم، در این باره میگوید: «افزایش مقیاس معمولاً با کاهش دقت همراه است، اما نتایج ما نشان داد که میتوان همزمان هم مقیاس و هم دقت بالا داشت. اکنون ما به کیفیت و کمیت بهطور همزمان دست یافتهایم.»
با وجود این پیشرفت چشمگیر، برای تبدیل شدن رایانههای کوانتومی به جایگزینی عملی برای ابررایانههای مدرن، به تعداد بیشتری کیوبیت و سطح بالاتری از پایداری نیاز است. متخصصان از زوایای مختلف در حال بررسی این چالش هستند و به همین دلیل رکوردهای ثبتشده در یک معماری کوانتومی لزوماً به سایر معماریها تعمیمپذیر نیست.
مرحله بعدی پژوهشگران، بهرهگیری از پدیده درهمتنیدگی است. این پدیده به سامانه امکان میدهد تا از ذخیرهسازی داده فراتر رود و به پردازش واقعی اطلاعات برسد. پیشبینی میشود در آیندهای نزدیک، این رایانهها بتوانند در کشف مواد جدید، بررسی ماهیت ماده و حتی آشکارسازی قوانین بنیادی فیزیک نقشی کلیدی ایفا کنند.
هانا مانتش، فیزیکدان این تیم، در جمعبندی تأکید کرد: «هیجانانگیز است که امروز ماشینهایی میسازیم که میتوانند با بهرهگیری از مکانیک کوانتومی، دریچههای تازهای به شناخت جهان بگشایند.»
