ژاپن اولین ابررایانه کوانتومی هیبریدی جهان به نام Reimei را فعال کرده است. این رایانه ۲۰ کیوبیتی در ابررایانه Fugaku، ششمین ابررایانه سریع جهان، ادغام شده و برای تحقیقات فیزیک و شیمی به کار خواهد رفت.
به گزارش تکناک و طبق اخبار تکنولوژی روز جهان؛ Reimei برای پردازش مسائلی طراحی شده است که ابررایانه‌های کلاسیک به زمان بیشتری برای حل آنها نیاز دارند. این سیستم در مؤسسه علمی Riken، واقع در سایتاما، نزدیک توکیو، مستقر شده و از پژوهش‌های فیزیک و شیمی پشتیبانی خواهد کرد.
نمایندگان Quantinuum، سازنده Reimei، و Riken اعلام کردند که ادغام محاسبات کوانتومی با Fugaku یک پیشرفت بزرگ در رایانش با عملکرد بالا محسوب می‌شود. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند محاسباتی را که در سیستم‌های کلاسیک میلیون‌ها سال طول می‌کشد، در عرض چند دقیقه یا حتی ثانیه انجام دهند.
با این حال، تا زمانی که رایانه‌های کوانتومی به سطح بالایی از پایداری و مقیاس‌پذیری نرسند، دانشمندان معتقدند که سیستم‌های هیبریدی مانند Reimei-Fugaku می‌توانند یک راهکار مؤثر برای استفاده از قدرت محاسبات کوانتومی باشند.
برخلاف بسیاری از رایانه‌های کوانتومی که از کیوبیت‌های ابررسانا استفاده میکنند، Reimei از کیوبیت‌های یونی به دام افتاده بهره می‌برد؛ روشی که مزایای متعددی در زمینه پایداری و کنترل ارائه می‌دهد.
در این فناوری، اتم‌های باردار (یون‌ها) درون یک میدان الکترومغناطیسی قرار گرفته و یک تله یونی ایجاد می‌شود. سپس این یون‌های به دام افتاده با استفاده از لیزرهای تنظیم‌شده، دستکاری شده و برای انجام محاسبات، وضعیت کوانتومی آنها تغییر می‌یابد.
این روش به دانشمندان امکان می‌دهد که یون‌ها را به‌عنوان کیوبیت مدیریت کرده و اطلاعات کوانتومی را ذخیره و پردازش کنند. کیوبیت‌های یونی به دام افتاده، علاوه بر ارائه زمان انسجام طولانی‌تر، ارتباطات بیشتری میان کیوبیت‌ها برقرار میکنند. در مقابل، کیوبیت‌های ابررسانا اتصالات گیت سریع‌تری داشته و ساخت آنها بر روی تراشه‌ها آسان‌تر است.
به گفته نمایندگان Riken، معماری منحصربه‌فرد Quantinuum یکی از دلایل کلیدی انتخاب این سیستم کوانتومی بوده است. Reimei از فرآیندی به نام جابجایی یونی بهره می‌برد که امکان انتقال فیزیکی کیوبیت‌ها را در مدار فراهم می‌کند. این ویژگی، اجرای الگوریتم‌های پیچیده‌تر و پردازش کوانتومی پیشرفته‌تر را ممکن می‌سازد.
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های رایانش کوانتومی، خطای کیوبیت‌ها است. به دلیل حساسیت بالای بیت‌های کوانتومی به اختلالات محیطی، نویز محاسباتی ایجاد شده و بر دقت پردازش تأثیر می‌گذارد. برای مقابله با این مشکل، Reimei چندین کیوبیت فیزیکی را در قالب کیوبیت‌های منطقی گروه‌بندی می‌کند که یک مجموعه داده را در چندین نقطه ذخیره میکنند.
کیوبیت‌های منطقی با توزیع نقاط خرابی بالقوه، احتمال بروز خطا را کاهش می‌دهند. این ساختار باعث می‌شود که خرابی یک کیوبیت منفرد، محاسبات در حال اجرا را مختل نکند. Quantinuum پیش‌تر موفق شده بود یک کیوبیت منطقی را توسعه دهد که نرخ خطای آن ۸۰۰ برابر کمتر از کیوبیت‌های فیزیکی است.
Reimei-Fugaku نخستین ابررایانه کوانتومی هیبریدی است که به‌طور کامل عملیاتی شده است. پیش از این، شرکت‌های دیگری نیز پروژه‌های مشابهی را آزمایش کرده‌اند. به‌عنوان مثال، IQM در ژوئن ۲۰۲۴ یک پردازنده کوانتومی ۲۰ کیوبیتی را در SuperMUC-NG آلمان ادغام کرد.
بااین‌حال، آن سیستم هنوز در مرحله آزمایشی قرار دارد و تاریخ رسمی عرضه عمومی آن مشخص نشده است. IQM قصد دارد در سال ۲۰۲۵ یک سیستم ۵۴ کیوبیتی و در سال ۲۰۲۶ یک تراشه ۱۵۰ کیوبیتی را ادغام کند.
با راه‌اندازی Reimei، ژاپن اکنون پیشتاز در یکپارچه‌سازی رایانش کوانتومی با ابررایانه‌ها است و مسیر را برای راهکارهای رایانشی پیشرفته‌تر در آینده هموار کرده است.
