اولین کامپیوتر کوانتومی الماسی ۵۱۲ کیوبیتی معرفی شد

شرکت SAXON Q اولین کامپیوتر های کوانتومی الماسی را با ۱۲۸ و ۵۱۲ کیوبیت معرفی کرد که بدون خنک‌کننده‌های عظیم در دمای اتاق کار می‌کنند.

به گزارش سرویس لپ تاپ و کامپیوتر تک‌ناک، این شرکت آلمانی با معرفی دو کامپیوتر کوانتومی جدید، گام تازه‌ای برای کاربردی‌تر شدن فناوری کوانتومی برداشت. این شرکت از سامانه‌های SXQ128 و SXQ512 رونمایی کرده است که به‌ ترتیب از ۱۲۸ و ۵۱۲ کیوبیت بهره می‌برند و اولین کامپیوتر‌های کوانتومی مبتنی بر مراکز نیتروژن-جای‌خالی (NV) در الماس محسوب می‌شوند که توانسته‌اند از مرز ۱۰ کیوبیت عبور کنند.

کامپیوتر‌های کوانتومی شرکت SAXON Q از نوعی فناوری کوانتومی استفاده می‌کنند که اطلاعات را با استفاده از نقص‌های بسیار کوچک در ساختار الماس ذخیره و پردازش می‌کند. این نقص‌ها را مرکز نیتروژن-جای‌خالی (Nitrogen-Vacancy Center یا NV Center) می‌نامند.

در ساختار یک الماس، اگر یک اتم کربن با یک اتم نیتروژن جایگزین شود و در کنار آن یک جای خالی (نبودن یک اتم کربن) ایجاد شود، یک مرکز NV شکل می‌گیرد. دانشمندان می‌توانند از ویژگی‌های کوانتومی این مرکز برای ساخت کیوبیت استفاده کنند.

بیشتر رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر فناوری NV تاکنون تعداد کمی کیوبیت، معمولاً در حد چند کیوبیت یا کمتر از ۱۰ کیوبیت داشتند. شرکت SAXON Q ادعا کرده که توانسته است این فناوری را به مقیاس بزرگ‌تری برساند و سامانه‌هایی با ۱۲۸ و ۵۱۲ کیوبیت بسازد. این شرکت بیان کردده است که برای نخستین بار رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر مراکز NV الماس توانسته‌اند از محدودیت ۱۰ کیوبیت عبور کنند.

شرکت SAXON Q اعلام کرده است که این سامانه‌ها برای استفاده تجاری طراحی شده‌اند و برخلاف بسیاری از کامپیوتر‌های کوانتومی موجود، برای فعالیت به آزمایشگاه‌های بزرگ یا تجهیزات خنک‌کننده پیچیده نیاز ندارند. این شرکت بیان کرد که کامپیوتر‌های کوانتومی جدید آن می‌توانند در شرایط دمای اتاق کار کنند و به همین دلیل، مسیر استفاده صنعتی از پردازش کوانتومی را هموارتر می‌کنند.

کامپیوتر‌های کوانتومی معمولاً برای حفظ حالت‌های حساس کوانتومی به محیط‌هایی با دمای بسیار پایین نیاز دارند. این موضوع باعث شده است بسیاری از سیستم‌های فعلی به یخچال‌های رقیق‌سازی بزرگ و پرهزینه وابسته باشند. اما SAXON Q با استفاده از ساختارهای اتمی ویژه در الماس‌های مصنوعی، توانسته است رویکرد متفاوتی را ارائه دهد.

فناوری این شرکت بر پایه مراکز نیتروژن-جای‌خالی یا NV در الماس توسعه یافته است. این ساختارهای بسیار کوچک امکان کنترل اسپین الکترون‌ها و هسته‌ها را فراهم می‌کنند و به سامانه اجازه می‌دهند اطلاعات کوانتومی را بدون استفاده از هلیوم مایع یا محیط‌های خلأ بسیار بالا پردازش کند.

ماریوس گروندمن، هم‌بنیان‌گذار و مدیرعامل SAXON Q اعلام کرده است که بزرگ‌ترین چالش رایانش کوانتومی مبتنی بر مراکز NV در سال‌های گذشته، تولید صنعتی کیوبیت‌های پایدار بوده است. او گفت که شرکت توانسته است این مشکل را حل کند و سامانه‌هایی بسازد که خارج از محیط آزمایشگاهی نیز عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند.

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای SAXON Q افزایش بازده تولید پردازنده‌های کوانتومی الماسی است. در روش‌های سنتی، نرخ موفقیت تولید این ساختارها تنها بین یک تا ۱۰ درصد بود. اما این شرکت با استفاده از فرایند اختصاصی «هم‌کاشت گوگردی» توانسته است بازده ایجاد کیوبیت‌ها را به بیش از ۸۵ درصد برساند.

همچنین SAXON Q اعلام کرده است که سامانه‌های جدید به دقت عملیاتی ۹۹.۹۲ درصدی دست یافته‌اند. این میزان دقت به معنای کمتر از یک خطا در هر هزار عملیات کوانتومی است. به گفته این شرکت، پایداری بالای سیستم‌ها باعث می‌شود حالت‌های کوانتومی برای مدت طولانی حفظ شوند و اجرای محاسبات پیچیده امکان‌پذیر باشد.

این کامپیوتر‌های کوانتومی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها توسعه یافته‌اند. شبکه‌های عصبی کانولوشنی کوانتومی، شبیه‌سازی‌های شیمی کوانتومی، تحقیقات پیشرفته در حوزه مواد و الگوریتم‌های بهینه‌سازی از جمله حوزه‌هایی هستند که SAXON Q برای سامانه‌های جدید خود هدف‌گذاری کرده است.

کامپیوتر کوانتومی الماسی SXQ128 برای کاربردهای نزدیک به نیازهای فعلی طراحی شده است و می‌تواند در پروژه‌هایی مانند شبیه‌سازی مولکولی و بهینه‌سازی صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. مدل SXQ512 نیز با ظرفیت بیشتر، برای پردازش‌های پیچیده‌تر و پروژه‌های تحقیقاتی سنگین‌تر توسعه یافته است.

شرکت SAXON Q معماری این سامانه‌ها را به‌ صورت ماژولار طراحی کرده است تا مشتریان بتوانند با یک سیستم کوچک‌تر آغاز کنند و در آینده ظرفیت پردازشی کوانتومی خود را افزایش دهند. این ویژگی می‌تواند استفاده از کامپیوتر‌های کوانتومی را برای شرکت‌ها و مراکز تحقیقاتی ساده‌تر کند.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این فناوری، نیاز کمتر به زیرساخت‌های خاص است. شرکت SAXON Q اعلام کرده است که سامانه‌های SXQ128 و SXQ512 در رک‌های استاندارد سرور نصب می‌شوند و بدون تجهیزات محیطی ویژه فعالیت می‌کنند. همچنین این شرکت مدعی شده است که فناوری آن در مقایسه با خوشه‌های پردازشی مبتنی بر پردازنده‌های گرافیکی، برای انجام وظایف مشابه بین ۶ تا ۱۰ برابر مصرف انرژی کمتری دارد.

نسخه‌های قبلی سخت‌افزارهای SAXON Q پیش‌تر در مراکزی مانند مرکز هوافضای آلمان (DLR) و مؤسسه Fraunhofer IWU مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مسئولان Fraunhofer IWU اعلام کرده‌اند که یک سامانه کوانتومی SAXON Q از سال ۲۰۲۵ برای بهینه‌سازی فرایندهای صنعتی در حوزه پردازش مواد و رباتیک به‌ صورت مداوم در دمای اتاق فعالیت کرده است.

همچنین SAXON Q اعلام کرده است که فناوری این شرکت با بیش از ۲۲۰ پتنت ثبت‌شده و درخواست ثبت پتنت محافظت می‌شود. این شرکت برنامه دارد در آینده معماری‌های کوانتومی ۱۰ هزار کیوبیتی توسعه دهد و در نهایت، پردازنده‌های کوانتومی را به شکل تراشه‌های کوچک‌تر برای استفاده در سیستم‌های محاسباتی عرضه کند.

سفارش دو کامپیوتر کوانتومی الماسی SXQ128 و SXQ512 اکنون آغاز شده است. مشتریان می‌توانند مدل SXQ128 را طی سه ماه دریافت کنند، در حالی که عرضه SXQ512 از سه‌ماهه دوم سال ۲۰۲۷ آغاز خواهد شد. معرفی این سامانه‌ها می‌تواند یکی از مراحل مهم در حرکت رایانش کوانتومی از محیط‌های آزمایشگاهی به سمت کاربردهای واقعی صنعتی باشد.