بنیان کامپیوترهای آینده شناسایی شد

به گزارش سیناپرس، قبلاً نوعی از کامپیوترهای کوانتومی داشتیم، اما در حال حاضر آن‌ها عملی، قابل اعتماد یا در مقیاس بزرگ نیستند که به طور کامل پتانسیل عظیم این فناوری را درک کنند. بنابراین دانشمندان برای نزدیک ‌تر شدن به این هدف، در حال کار بر روی موضوعی هستند که می‌ گویند می ‌تواند بلوک ساختمانی ایده‌ آل برای یک کامپیوتر کوانتومی باشد.

به این بلوک های سازنده کیوبیت می گویند. برخلاف بیت‌های کامپیوتری کلاسیک، که 1 یا 0 را در هر زمان ذخیره می‌ کنند، این کیوبیت‌ها می ‌توانند در حالت 0 و 1 همزمان وجود داشته باشند. این قابلیت کوانتومی نوید یک جهش رو به جلو در قدرت محاسباتی را می دهد.

به گفته کارشناسان، راه‌های مختلفی برای ساخت کیوبیت وجود دارد و چشم‌ اندازی که در تحقیقات جدید بیان شده است به طور بالقوه نزدیک ‌ترین حالت به یک کیوبیت ایده ‌آل است، اما همچنان با واقعیت فاصله دارد. این کیوبیت شامل یک الکترون بوده که در بالای گاز نئون منجمد به دام افتاده است. سپس می توان الکترون را با استفاده از یک مدار کوانتومی ابررسانا دستکاری کرد. 

دافی جین (Dafei Jin) فیزیکدان کوانتومی از آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینویز می گوید: به لطف سادگی نسبی پلت فرم الکترون روی نئون، این پلتفرم باید به راحتی با هزینه کم تولید شود. به گزارش سیناپرس،به گفته محققان، کیوبیت جدید سه معیار اصلی تعیین شده توسط دانشمندان را برآورده می کند. اول، نیاز به پایدار ماندن آن در یک دوره زمانی طولانی است که به عنوان انسجام کوانتومی شناخته می شود. در محاسبات کوانتومی، زمان طولانی حدود یک ثانیه است.

در این حالت، سطح نئون جامد فوق خالص در برابر تداخل بسیار مقاوم است. با به دام انداختن الکترون در خلاء، الکترون می تواند به اندازه کافی پایدار بماند تا کیوبیت برای هر نوع عملیاتی، دستکاری شود.

کیوبیت ها همچنین باید بتوانند خیلی سریع یعنی در حدود یک میلیاردم ثانیه یا یک نانوثانیه، از یک حالت به حالت دیگر تغییر کنند. در نهایت، آنها باید قابلیت درهم تنیدگی را داشته باشند، به این معنی که باید بتوانند به راحتی با کیوبیت های دیگر مرتبط شوند. این عمل همان عملیات چند کیوبیتی موازی است که قدرت و پتانسیل محاسبات کوانتومی کامل را باز می کند.

یکی دیگر از بخش‌های کلیدی کیوبیت جدید، تشدیدگر مایکروویو مبتنی بر ابررسانا است که در خواندن وضعیت کیوبیت و اندازه ‌گیری عملکرد آن بسیار مهم است.

ژیانگجین ژو (Xianjing Zhou) از آزمایشگاه ملی آرگون می‌ گوید: با این فن‌آوری ، ما برای اولین بار به جفت شدن قوی بین یک الکترون در محیط نزدیک به خلاء و یک فوتون مایکروویو در تشدیدگر دست یافتیم. این امر امکان را برای استفاده از فوتون های مایکروویو برای کنترل هر کیوبیت الکترونی و پیوند دادن بسیاری از آنها در یک پردازنده کوانتومی باز می کند. اما نکته مهم همین است که این الزامات، دمایی شدید نیاز دارد به طوریکه آزمایش اولیه آن در یک ابزار علمی به نام یخچال رقیق ‌سازی انجام شده است که می ‌تواند دما را تا ۱۰ میلی‌ درجه بالاتر از صفر مطلق کاهش دهد.

ژو می افزاید: با در نظر گرفتن این موضوع، واضح است که ما هنوز در مرحله ای قرار نگرفته ایم که بتوانیم کیوبیت هایی مانند این را در لپ تاپ ها جاگذاری کنیم. اما حتی در این مرحله اولیه، از نظر انسجام، کیوبیت در حال حاضر در همان سطح جایگزین هایی است که برای چندین دهه در حال توسعه بوده اند.

به گزارش سیناپرس، شرکت‌ هایی از جمله گوگل، مایکروسافت و آی ‌بی‌ ام در حال پیشبرد طرح‌های کیوبیت خود هستند اما محققان این فن‌آوری جدید معتقدند که راه ‌حلی که ارائه کرده ‌اند می ‌تواند امیدوار کننده‌ ترین راه باشد.
شرح کامل این پژوهش و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Nature منتشر شده است.

مترجم: محسن فلاحی پناه

No tags for this post.