پژوهشگران آی‌بی‌ام با اتصال دو تراشه کوانتومی، موفق شدند اطلاعات را با دقت متوسط ۹۹ درصد میان آن‌ها منتقل کنند؛ دستاوردی که می‌تواند راه را برای ساخت رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر و قدرتمندتر هموار کند.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران شرکت آی‌بی‌ام در آزمایشی تازه، اطلاعات کوانتومی را میان دو تراشه با مجموع ۲۴۰ کیوبیت، با دقت متوسط ۹۹ درصد منتقل کردند. این موفقیت می‌تواند به توسعه رایانه‌های کوانتومی ماژولار کمک کند؛ سامانه‌هایی که به‌جای فشرده‌سازی تعداد بیشتری کیوبیت روی یک تراشه، چند تراشه را از طریق اتصالات ویژه به یکدیگر پیوند می‌دهند.
انتقال اطلاعات کوانتومی میان دو تراشه
در این آزمایش، دو تراشه کوانتومی مجهز به ۱۲۰ کیوبیت با استفاده از چهار اتصال موسوم به «کوپلر بلندبرد» (L-coupler) به یکدیگر متصل شدند. این اتصالات از آلومینیوم ابررسانا ساخته شده‌اند و طول آن‌ها به ۸۰ سانتی‌متر می‌رسد.
پژوهشگران با استفاده از این ساختار، به دقت متوسط ۹۹ درصد و حداکثر دقت ۹۹٫۲۹ درصد در انتقال اطلاعات کوانتومی دست یافتند. آن‌ها همچنین دریافتند که اتصالات در جریان انتقال، انرژی بسیار کمی از دست می‌دهند و پس از سه چرخه گرم‌شدن و سردشدن مجدد نیز عملکرد خود را حفظ می‌کنند.
این سامانه علاوه بر انتقال حالت‌های کوانتومی، توانست درهم‌تنیدگی کوانتومی را نیز میان دو تراشه منتقل کند؛ ویژگی‌ای که برای اجرای محاسبات پیچیده در سامانه‌های کوانتومی متصل به یکدیگر اهمیت دارد.
چرا اتصال چند تراشه کوانتومی اهمیت دارد؟
در رایانه‌های معمولی، اطلاعات با بیت‌هایی نمایش داده می‌شوند که مقدار صفر یا یک دارند. در مقابل، کیوبیت‌ها از اصول مکانیک کوانتومی بهره می‌برند و می‌توانند در برهم‌نهی حالت‌های مختلف قرار گیرند. همین ویژگی، در کنار پدیده‌هایی مانند درهم‌تنیدگی، ظرفیت‌های محاسباتی متفاوتی برای رایانه‌های کوانتومی ایجاد می‌کند.
بااین‌حال، افزایش تعداد کیوبیت‌ها به‌تنهایی برای ساخت رایانه‌های کوانتومی کاربردی کافی نیست. انتقال اطلاعات میان بخش‌های مختلف سامانه باید با دقت بالا انجام شود؛ زیرا حالت‌های کوانتومی به‌شدت در برابر اختلالات محیطی آسیب‌پذیرند.
اتصال چند تراشه به یکدیگر می‌تواند راهکاری عملی برای توسعه پردازنده‌های بزرگ‌تر باشد. در این روش، هر تراشه یک ماژول مستقل محسوب می‌شود و اتصالات کوانتومی امکان تبادل اطلاعات میان ماژول‌ها را فراهم می‌کنند.
هدف‌گذاری آی‌بی‌ام برای ساخت رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا
آی‌بی‌ام در حال توسعه معماری ماژولار برای رایانه‌های کوانتومی است و قصد دارد در آینده، تعداد زیادی تراشه را در سامانه‌های برودتی به یکدیگر متصل کند. این سامانه‌ها کیوبیت‌ها را در دماهای فوق‌العاده پایین نگه می‌دارند تا شرایط لازم برای عملکرد کوانتومی فراهم شود.
هدف اعلام‌شده این شرکت، حرکت به‌سوی ساخت رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا تا سال ۲۰۲۹ است؛ رایانه‌ای که بتواند با استفاده از روش‌های تصحیح خطا، محاسبات قابل‌اعتمادتری انجام دهد.
با وجود این پیشرفت، فناوری اتصالات جدید هنوز به بهبود نیاز دارد. پژوهشگران تداخل مغناطیسی مؤثر بر کیفیت سیگنال را شناسایی کرده‌اند و معتقدند افزایش بازده و کاهش اختلالات، پیش از استفاده عملیاتی از این اتصالات ضروری است.
این پژوهش هنوز در مرحله پیش‌انتشار قرار دارد و نتایج آن در انتظار داوری علمی است. بااین‌حال، دستیابی به انتقال اطلاعات با دقت بالا میان دو تراشه، گامی مهم در مسیر توسعه رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر به شمار می‌رود.