فهرست مطالب
هلیوس، پیشرفته‌ترین رایانه کوانتومی شرکت Quantinuum با دستیابی به رکوردهای فیدلیتی و بهره‌گیری از معماری یون به‌دام‌افتاده و فوتونیک، گامی مهم به‌سوی رایانش کوانتومی مقاوم در برابر خطا برداشته.
به‌گزارش سرویس لپ‌تاپ و کامپیوتر تکناک، هلیوس، یک رایانه کوانتومی ساخته شده در ایالات متحده، موفق شده است فیدلیتی (فیدلیتی شاخصی کلیدی در رایانش کوانتومی است که میزان انطباق عملکرد واقعی یک عملیات کوانتومی با نتیجه ایده‌آل و مورد انتظار را اندازه‌گیری می‌کند) ۹۹.۹۹۷۵ درصدی را در عملیات تک‌کیوبیتی و فیدلیتی ۹۹.۹۲۱ درصدی را در عملیات دوکیوبیتی به ثبت برساند.
این دستاورد بالاترین میزان فیدلیتی گزارش‌شده برای یک رایانه کوانتومی تجاری در صنعت محسوب می‌شود و گامی مهم در مسیر تحقق رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطا به شمار می‌آید.
رایانش کوانتومی به‌طور گسترده به‌عنوان مرز بعدی تحول در فناوری محاسبات شناخته می‌شود و رقابت جهانی برای توسعه سامانه‌های کوانتومی پایدار و قابل‌اعتماد با سرعت در حال گسترش است. در این راستا، موسسات پژوهشی و آزمایشگاه‌های ملی در کشورهایی مانند ایالات متحده، بریتانیا و چین در حال فراهم‌سازی زیرساخت‌ها، سرمایه‌گذاری‌ها و حمایت‌های فنی موردنیاز برای رشد شرکت‌های نوپای فعال در حوزه رایانش کوانتومی هستند.
بیشتر بخوانید: نخستین ژنوم ویروس روی رایانه کوانتومی بارگذاری شد
توان پردازشی برتر رایانه‌های کوانتومی نظیر هلیوس از کیوبیت‌ها سرچشمه می‌گیرد؛ واحدهای بنیادی اطلاعات کوانتومی که برخلاف بیت‌های کلاسیک، می‌توانند به‌طور هم‌زمان در برهم‌نهی چندین حالت میان صفر و یک قرار گیرند.
این ویژگی امکان انجام محاسبات پیچیده را با سرعتی فراتر از سامانه‌های سنتی فراهم می‌کند. با این حال، همین حساسیت ذاتی کیوبیت‌ها یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های رایانش کوانتومی است، زیرا نویزهای محیطی و اختلالات فیزیکی می‌توانند به‌راحتی موجب بروز خطا در فرآیند محاسبات شوند. از این رو، پژوهشگران بر ساخت رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطا تمرکز کرده‌اند؛ سامانه‌هایی که از فیدلیتی بالا برخوردار باشند.
رکورد فیدلیتی در رایانه کوانتومی هلیوس
هلیوس، پیشرفته‌ترین رایانه کوانتومی شرکت Quantinuum، از ۹۸ کیوبیت فیزیکی و ۵۰ کیوبیت منطقی بهره می‌برد. این سامانه بر پایه معماری کیوبیت‌های یون به‌دام‌افتاده توسعه یافته و با فناوری فوتونیک یکپارچه ترکیب شده است؛ رویکردی که امکان انتقال داده از طریق کانال‌های نوری میکروسکوپی با سرعت نور را فراهم می‌کند. این معماری مزایای راهبردی متعددی دارد.
از یک سو، ریسک‌های مرتبط با انتقال و پردازش داده‌های کوانتومی را کاهش می‌دهد و از سوی دیگر، مصرف انرژی سیستم را به شکل چشمگیری پایین نگه می‌دارد. مصرف توان هلیوس تنها حدود ۴۰ کیلووات گزارش شده است؛ رقمی قابل‌توجه برای سامانه‌ای که به سریع‌ترین پردازنده‌های گرافیکی جهان متکی است.
حتما بخوانید: مایکروسافت از نسل جدید تراشه کوانتومی خود رونمایی کرد
Quantinuum در تازه‌ترین مقاله علمی خود اعلام کرده که هلیوس در هر دو دسته عملیات تک‌کیوبیتی و دوکیوبیتی به رکوردهای جدیدی از فیدلیتی دست یافته است. به‌ویژه فیدلیتی عملیات دوکیوبیتی این سامانه در میان رایانه‌های کوانتومی تجاری صنعت در سطحی کم‌سابقه قرار دارد.
هلیوس در حال حاضر قابل‌اعتمادترین رایانه کوانتومی Quantinuum محسوب می‌شود و به‌عنوان یک سرویس ابری تجاری در دسترس کاربران قرار گرفته است. با این حال، مسیر تجاری‌سازی گسترده رایانه‌های کوانتومی همچنان طولانی است. به همین دلیل Quantinuum با آزمایشگاه‌های ملی سندیا (SNL) همکاری می‌کند تا نسل آینده رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطا را توسعه دهد.
نقش آزمایشگاه‌های ملی سندیا در توسعه رایانش کوانتومی
آزمایشگاه‌های ملی سندیا یکی از برجسته‌ترین مراکز مهندسی و پژوهشی ایالات متحده هستند که ماموریت ارزیابی فرصت‌ها، تهدیدها و کاربردهای فناوری‌های نوظهوری همچون رایانش کوانتومی را بر عهده دارند.
این مرکز طی بیش از بیست سال گذشته از ظرفیت‌های علمی و مهندسی خود برای توسعه، آزمایش و اشتراک‌گذاری تجهیزات کوانتومی در پلتفرم‌های مختلف استفاده کرده است. همکاری سندیا و Quantinuum نیز در قالب یک توافق‌نامه همکاری تحقیق و توسعه مشترک شکل گرفته است. این همکاری پس از آن آغاز شد که پژوهشگران سندیا فناوری‌های فوتونیک یکپارچه موردنیاز برای رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر یون‌های به‌دام‌افتاده را توسعه دادند.
برای مطالعه بیشتر: چین از قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی فوتونی خود رونمایی کرد
اگرچه دفتر مرکزی Quantinuum در ایالت کلرادو قرار دارد، اما پردیس اصلی تحقیق و توسعه این شرکت در نیومکزیکو و در نزدیکی تاسیسات سندیا واقع شده است. این آزمایشگاه همچنان در طراحی، اعتبارسنجی و آزمایش نسل جدید قطعاتی که در نسخه‌های آینده رایانه‌های کوانتومی شرکت به‌کار گرفته خواهند شد، مشارکت فعال دارد.
برای مثال، پژوهشگران سندیا روش بنچمارکینگ جدیدی توسعه داده‌اند که امکان اندازه‌گیری دقیق عملکرد «اندازه‌گیری‌های میان‌مداری» را فراهم می‌کند. این اندازه‌گیری‌های غیرمخرب نقش مهمی در شناسایی و اصلاح خطاهای کوانتومی ایفا می‌کنند و یکی از اجزای کلیدی معماری رایانه‌های مقاوم در برابر خطا به شمار می‌روند.
رابین بلوم-کوهوت، پژوهشگر آزمایشگاه سندیا و از اعضای این پروژه، در این‌باره گفت: «ما تمامی جنبه‌های عملکرد رایانه‌های کوانتومی نظیر هلیوس را در همکاری با شرکای تجاری خود ارزیابی می‌کنیم تا مسیر دستیابی به ابررایانه‌های کوانتومی را تسریع کنیم.» به گفته او، همکاری با شرکت‌های مختلف و کمک به رفع موانع فنی آن‌ها، در نهایت به رایانه‌های کوانتومی اجازه خواهد داد تا به حل مسائل علمی پیچیده‌ای بپردازند که تاکنون فراتر از توان رایانه‌های کلاسیک بوده‌اند.
