اولین کامپیوتر کوانتومی تجاری جهان در آمریکا راه‌اندازی شد

آزمایشگاه ملی Oak Ridge آمریکا با خرید نخستین کامپیوتر کوانتومی تجاری ۲۰ کیوبیتی، گام مهمی در یکپارچه‌سازی رایانش کوانتومی با ابررایانه‌ها برداشت.

به گزارش سرویس فناوری تک‌ناک، این آزمایشگاه که یکی از مهم‌ترین مراکز پژوهشی وزارت انرژی ایالات متحده به حساب می‌آید، کامپیوتر کوانتومی تجاری جدید خود را از شرکت فنلاندی IQM خریداری کرده است. این سامانه که Pathfinder نام دارد، نخستین کامپیوتر کوانتومی کاملاً تجاری است که به‌ صورت رسمی در خاک آمریکا به فروش و بهره‌برداری رسیده است. برخلاف بسیاری از سامانه‌های کوانتومی که کاربران از طریق خدمات ابری به آنها دسترسی دارند، ORNL مالکیت کامل این زیرساخت را در اختیار دارد و آن را در محل مجموعه خود اداره خواهد کرد.

کارشناسان معتقد هستند پردازش کوانتومی، نسل بعدی فناوری محاسباتی خواهد بود. در حالی که کامپیوترهای کلاسیک اطلاعات را با استفاده از «بیت» پردازش می‌کنند و هر بیت تنها می‌تواند یکی از دو مقدار صفر یا یک را در خود نگه دارد، رایانه‌های کوانتومی از «کیوبیت» بهره می‌برند. کیوبیت‌ها به دلیل برخورداری از ویژگی برهم‌نهی کوانتومی، قادر هستند به‌ طور هم‌زمان در ترکیبی از حالت‌های صفر و یک قرار گیرند؛ قابلیتی که امکان انجام حجم عظیمی از محاسبات را به‌ صورت هم‌زمان فراهم می‌کند و توان پردازشی آنها را در برخی مسائل به‌ مراتب فراتر از ابررایانه‌های متداول قرار می‌دهد.

اگرچه شرکت‌هایی مانند IBM، گوگل و چندین مؤسسه پژوهشی بزرگ جهان سال‌ها است روی توسعه رایانه‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کنند، شرکت IQM توانسته است این فناوری را وارد مرحله عرضه تجاری کند. این شرکت، خانواده رایانه‌های کوانتومی Radiance را در مدل‌های ۲۰، ۵۴ و ۱۵۰ کیوبیتی تولید کرده است که همگی برای استقرار در مراکز داده و مراکز رایانش با کارایی بالا طراحی شده‌اند.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های راهکار IQM، استقرار کامل سامانه در محل استفاده است. این رویکرد به مراکز تحقیقاتی اجازه می‌دهد علاوه بر کنترل کامل سخت‌افزار، مالکیت داده‌ها، الگوریتم‌ها و دستاوردهای علمی خود را نیز حفظ کنند؛ موضوعی که برای پروژه‌های ملی و تحقیقات حساس اهمیت فراوانی دارد.

تراویس هامبل، مدیر مرکز علوم کوانتومی ORNL با اشاره به اهمیت این پروژه اعلام کرد که استقرار سامانه‌های محلی، امکان توسعه یک اکوسیستم ترکیبی و مقیاس‌پذیر میان رایانش کوانتومی و سامانه‌های HPC را فراهم می‌کند. به گفته وی، حضور رایانه IQM Radiance در محوطه آزمایشگاه، روند یکپارچه‌سازی آن با زیرساخت‌های پیشرفته محاسباتی ORNL را سرعت بخشیده است و اکنون پژوهشگران این مرکز در حال توسعه ابزارها و روش‌های جدید برای استفاده از رایانش کوانتومی در شبیه‌سازی مواد، شیمی محاسباتی و هوش مصنوعی هستند.

کامپیوتر کوانتومی تجاری Pathfinder در ساختمان Translational Research Capability (TRC) و در آزمایشگاه ویژه استقرار رایانه‌های کوانتومی نصب شده است. این مرکز با هدف انجام تحقیقات در حوزه علوم اطلاعات کوانتومی طراحی شده است و به دلیل برخورداری از کنترل بسیار دقیق ارتعاشات محیطی، شرایط مناسبی را برای عملکرد پایدار سامانه‌های کوانتومی فراهم می‌کند، چرا که حتی کوچک‌ترین لرزش‌های محیطی می‌توانند بر عملکرد کیوبیت‌ها تأثیر منفی بگذارند.

در گام بعدی، پژوهشگران ORNL این سامانه را به زیرساخت رایانش با کارایی بالای مرکز ملی علوم محاسباتی (NCCS) متصل خواهند کرد تا امکان اجرای پروژه‌های رایانش ترکیبی فراهم شود. هدف از این رویکرد، استفاده هم‌زمان از توان پردازشی ابررایانه‌ها و قابلیت‌های ویژه رایانه‌های کوانتومی برای حل مسائل بسیار پیچیده علمی است؛ مسائلی که اجرای آنها تنها با یکی از این دو فناوری امکان‌پذیر یا مقرون‌به‌صرفه نیست.

پژوهشگران این مرکز قصد دارند با استفاده از Pathfinder، نسل جدیدی از الگوریتم‌ها، نرم‌افزارها و معماری‌های کوانتومی را توسعه دهند. همچنین ORNL یک خوشه شش‌کیوبیتی از شرکت Quantum Brilliance را در اختیار دارد و ترکیب این دو سامانه، زمینه طراحی یک معماری نرم‌افزاری مستقل از سخت‌افزار را فراهم خواهد کرد؛ معماری‌ که بتواند بدون وابستگی به سازنده تجهیزات، از انواع رایانه‌های کوانتومی پشتیبانی کند.

امیر شهاتا، مهندس نرم‌افزار سامانه‌های HPC و مسئول پروژه یکپارچه‌سازی IQM در گروه Quantum-HPC مرکز NCCS اعلام کرد که هدف اصلی این پروژه، استانداردسازی رابط‌های میان رایانش کوانتومی و رایانش با کارایی بالا است تا پژوهشگران بتوانند بدون ایجاد تغییرات گسترده در زیرساخت‌های موجود، انواع مختلف سخت‌افزارهای کوانتومی را در کنار سامانه‌های کلاسیک به کار گیرند.

یان گوتز، مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار IQM Quantum Computers نیز این پروژه را نقطه عطفی برای توسعه جهانی این شرکت توصیف کرد و گفت که استقرار نخستین کامپیوتر کوانتومی محلی IQM در ایالات متحده، علاوه بر گسترش حضور بین‌المللی شرکت، زمینه دسترسی مراکز علمی پیشرو به فناوری‌های نوین کوانتومی را فراهم می‌کند و می‌تواند روند تجاری‌سازی و پذیرش گسترده این فناوری را در سال‌های آینده شتاب بخشد.