چین از قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی فوتونی خود رونمایی کرد

کامپیوتر کوانتومی فوتونی Jiuzhang 4.0 چین توانست محاسبه‌ بسیار پیچیده‌ای را در چند میکروثانیه انجام دهد.

به گزارش سرویس سخت افزار تک‌ناک، این کامپیوتر کوانتومی فوتونی جدید، تازه‌ترین نسل از پروژه پردازش کوانتومی چین محسوب می‌شود و پژوهشگران دانشگاه علوم و فناوری چین اعلام کرده‌اند که این دستگاه می‌تواند به‌ طور هم‌زمان 3050 فوتون را شناسایی و کنترل کند. این رقم حدود 10 برابر بیشتر از نسل قبلی Jiuzhang است و نشان می‌دهد که چین در حوزه پردازش کوانتومی فوتونی، پیشرفت بسیار سریعی داشته است.

پردازش کوانتومی یکی از مهم‌ترین فناوری‌های آینده دنیای محاسبات به‌ حساب می‌آید. برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که فقط از بیت‌های صفر و یک استفاده می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت‌ها بهره می‌برند که می‌توانند چندین حالت را به‌ صورت هم‌زمان نگه دارند. همین ویژگی، توان پردازشی این سیستم‌ها را به‌ صورت نمایی افزایش می‌دهد و امکان انجام محاسباتی را فراهم می‌کند که برای ابرکامپیوترهای فعلی عملاً غیرممکن است.

بخش عمده تحقیقات آمریکا و شرکت‌های غربی روی کیوبیت‌های ابررسانا متمرکز شده است، اما چین در پروژه Jiuzhang مسیر متفاوتی را انتخاب کرده است و از فوتون‌ها یا ذرات نور برای پردازش استفاده می‌کند. این معماری فوتونی، مزایا و چالش‌های خاص خود را دارد و یکی از مهم‌ترین مشکلات آن، از دست رفتن فوتون‌ها در فرایند پردازش است.

نسخه اولیه Jiuzhang نخستین بار در سال 2020 معرفی شد و همان زمان نیز چین ادعا کرد که به «برتری کوانتومی» دست یافته است. اکنون نسخه 4.0 این سامانه با شبکه تداخلی 8176 حالته و 1024 ورودی squeezed-state توسعه یافته و توانسته است عملکرد بسیار قدرتمندتری ارائه دهد.

پژوهشگران دانشگاه علوم و فناوری چین، Jiuzhang 4.0 را برای انجام مسئله‌ای موسوم به Gaussian boson sampling آزمایش کردند. این نوع محاسبه یکی از مسائل بسیار دشوار در پردازش کلاسیک محسوب می‌شود و معمولاً برای سنجش توان کامپیوترهای کوانتومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر اساس برآوردها، ابرکامپیوتر El Capitan در آمریکا برای انجام همین محاسبه به زمانی معادل ۱۰ به توان ۴۲ سال نیاز دارد اما Jiuzhang 4.0 آن را در چند میکروثانیه انجام داده است.

این سامانه علاوه بر سرعت بالا، به راندمان 92 درصدی منبع فوتون و راندمان کلی 51 درصدی سیستم نیز دست یافته است. پژوهشگران بیان کردند که این موضوع اهمیت زیادی دارد، چرا که اتلاف فوتون‌ها یکی از مهم‌ترین موانع توسعه کامپیوترهای کوانتومی فوتونی محسوب می‌شود.

با وجود این دستاورد، برخی کارشناسان هنوز درباره ادعای «برتری کوانتومی» چین محتاط هستند. Jiuzhang برخلاف کامپیوترهای کوانتومی عمومی، یک سامانه تخصصی محسوب می‌شود و فعلاً فقط در انجام وظایف خاصی مانند Gaussian boson sampling عملکرد خارق‌العاده‌ای دارد. این دستگاه هنوز توان اجرای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های تجاری و عمومی را مانند کامپیوترهای کلاسیک یا سامانه‌های کوانتومی برنامه‌پذیر ندارد.

هرچند، سرعت پیشرفت پروژه Jiuzhang توجه بسیاری را جلب کرده است. پژوهشگران چینی عنوان کردند که هیچ منبع محاسباتی کلاسیکی در حال حاضر نمی‌تواند به دقتی نزدیک به آزمایش انجام‌شده توسط Jiuzhang 4.0 دست پیدا کند.

کارشناسان معتقد هستند که اگر چین بتواند همین روند توسعه را ادامه دهد، احتمال دارد در آینده سامانه‌های فوتونی تخصصی مشابهی را برای کاربردهایی مانند کشف دارو، هوش مصنوعی، شبیه‌سازی‌های علمی و حتی پروژه‌های دفاعی توسعه دهد.