در یک کامپیوتر کوانتومی، بیت های کوانتومی (کیوبیت ها) به طور همزمان به عنوان یک واحد محاسباتی و حافظه عمل می کنند. اطلاعات کوانتومی را نمی توان مانند یک کامپیوتر معمولی در حافظه ذخیره کرد زیرا نمی توان آن را کپی کرد. با توجه به این محدودیت، کیوبیت های یک کامپیوتر کوانتومی باید همگی قادر به تعامل با یکدیگر باشند.
به گزارش سینا پرس فارس، این همچنان یک مانع مهم در توسعه کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند است. برای غلبه بر این مسئله، فیزیکدان نظری ولفگانگ لچنر، همراه با فیلیپ هاوک و پیتر زولر، در سال 2015 معماری جدیدی را برای یک کامپیوتر کوانتومی پیشنهاد کردند. این معماری اکنون به نام معماری LHZ به نام نویسندگان شناخته می شود.
ولفگانگ لچنر از گروه فیزیک نظری در دانشگاه اینسبروک اتریش به یاد می آورد: «این معماری در ابتدا برای مسائل بهینه سازی طراحی شده بود. در این فرآیند، ما معماری را به حداقل رساندیم تا این مشکلات بهینه‌سازی را تا حد امکان بهینه‌تر حل کنیم.»
کیوبیت های فیزیکی در این معماری به جای نمایش بیت های جداگانه، هماهنگی نسبی بین بیت ها را رمزگذاری می کنند.
ولفگانگ لچنر توضیح می‌دهد: «این بدان معناست که همه کیوبیت‌ها دیگر مجبور نیستند با یکدیگر تعامل داشته باشند. او اکنون با تیم خود نشان داده است که این مفهوم برابری برای یک کامپیوتر کوانتومی جهانی نیز مناسب است.
عملیات پیچیده ساده شده است
کامپیوترهای برابری می توانند عملیات بین دو یا چند کیوبیت را روی یک کیوبیت انجام دهند. مایکل فلنر از تیم ولفگانگ لچنر توضیح می دهد: «کامپیوترهای کوانتومی موجود در حال حاضر چنین عملیاتی را در مقیاس کوچک به خوبی اجرا می کنند.
با این حال، با افزایش تعداد کیوبیت ها، اجرای این عملیات گیت پیچیده تر و پیچیده تر می شود.
در دو مقاله در Physical Review Letters و Physical Review A، دانشمندان اینسبروک اکنون نشان می‌دهند که رایانه‌های برابری می‌توانند، برای مثال، تبدیل‌های فوریه کوانتومی – بلوک ساختمانی بنیادی بسیاری از الگوریتم‌های کوانتومی – را با مراحل محاسباتی بسیار کمتر و در نتیجه سریعتر انجام دهند.
Fellner توضیح می‌دهد: «موازی بالای معماری ما به این معنی است که، برای مثال، الگوریتم معروف Shor برای فاکتورگیری اعداد می‌تواند بسیار کارآمد اجرا شود.
تصحیح خطای دو مرحله ای
مفهوم جدید همچنین تصحیح خطای سخت افزاری کارآمد را ارائه می دهد. از آنجایی که سیستم های کوانتومی به اختلالات بسیار حساس هستند، کامپیوترهای کوانتومی باید به طور مداوم خطاها را تصحیح کنند. منابع قابل توجهی باید به حفاظت از اطلاعات کوانتومی اختصاص داده شود که تعداد کیوبیت های مورد نیاز را تا حد زیادی افزایش می دهد.
آنت مسینجر و کیلیان اندر، می‌گویند: «مدل ما با یک تصحیح خطای دو مرحله‌ای کار می‌کند، یک نوع خطا (خطای چرخش بیت یا خطای فاز) توسط سخت‌افزار مورد استفاده جلوگیری می‌شود. در حال حاضر رویکردهای آزمایشی اولیه برای این کار در پلتفرم های مختلف وجود دارد.
آنت مسینجر و کیلیان اندر می گویند: “نوع دیگر خطا را می توان از طریق نرم افزار شناسایی و اصلاح کرد.” این امر به نسل بعدی کامپیوترهای کوانتومی جهانی اجازه می دهد تا با تلاش قابل مدیریت محقق شوند. شرکت اسپین آف ParityQC، که توسط ولفگانگ لچنر و ماگدالنا هاوزر تأسیس شده است، در حال حاضر در اینسبروک با شرکای علم و صنعت بر روی اجرای احتمالی مدل جدید کار می کند.
مترجم: مهدی ایزدی
منبع: scitechdaily