طراحی یک کامپیوتر کوانتومی با ۳۰۰۰ کیوبیت که به مدت ۲ ساعت به طور مداوم عمل میکند
محققان دانشگاه هاروارد از یک کامپیوتر کوانتومی با ظرفیت بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت رونمایی کردهاند که برای نخستین بار قادر است بدون نیاز به راهاندازی مجدد بهطور پیوسته برای ساعاتی به فعالیت ادامه دهد. این دستاورد، یکی از بزرگترین چالشها در مسیر توسعه کامپیوترهای کوانتومی عملی را از بین میبرد.
توانایی کامپیوترهای کوانتومی فوقالعاده است؛ یک سیستم با ۳۰۰ کیوبیت میتواند بیشتر از تعداد کل ذرات موجود در جهان شناختهشده را بهطور همزمان ذخیره نماید. اما ایجاد سیستمهای بزرگمقیاس با چالشهای فنی قابل توجهی نیز همراه است. یکی از مشکلات اصلی، پدیده «از دست رفتن اتم» (atom loss) است؛ به این معنا که کیوبیتها (اتمهای تک) ممکن است از سیستم خارج شوند و اطلاعات رمزگذاریشده خود را از دست بدهند. این مشکل باعث میشود که زمان آزمایشها به شدت محدود باشد و پژوهشگران ناچارند دائماً سیستم را متوقف کرده و اتمها را مجدداً بارگذاری کنند.
طبق گزارش Phys، محققان هاروارد اکنون با طراحی سیستمی که قادر است بهمدت بیش از دو ساعت بهطور پیوسته به کار ادامه دهد، این چالش را حل کردهاند. به تازگی، محققان Caltech نیز سیستمی با ۶۱۰۰ کیوبیت ایجاد کردند که تنها میتوانست کمتر از ۱۳ ثانیه کار کند. این مقایسه بهخوبی نشان میدهد که چرا پیشرفت محققان دانشگاه هاروارد چنین اهمیتی دارد.
کامپیوتر ۳۰۰۰ کیوبیتی دانشگاه هاروارد
<pبر اساس مقالهای که در مجله نیچر منتشر شده، محققان با بهرهگیری از «نوار نقالههای توری نوری» (امواج لیزری که اتمها را انتقال میدهند) و «موچینهای نوری» (پرتوهای لیزری که اتمهای منحصر به فرد را نگهدارنده و مرتب میکنند)، سیستی را طراحی کردهاند که قادر است بهطور مداوم و با سرعت بالا، کیوبیتهای جدید را بهجای موارد از دست رفته قرار دهد، بدون اینکه اطلاعات کوانتومی موجود در سیستم از میان برود. این سیستم توانایی بارگذاری مجدد تا ۳۰۰ هزار اتم در هر ثانیه را دارد.
این محققان در دو مقاله مهم دیگر که در ژورنال Nature به چاپ رسیده، از پیشرفتهای دیگری نیز پردهبرداری کردهاند. آنها یک معماری جدید را توسعه دادهاند که در آن اتصالات پردازنده کوانتومی میتوانند در حین انجام محاسبات تغییر کنند. این قابلیت به سیستم اجازه میدهد تا خود را با مسائل مختلف تنظیم کند، به گونهای که محققان آن را به یک «ارگانیسم زنده» تشبیه کردهاند. همچنین، آنها روشهای نوینی برای اصلاح خطای کوانتومی ابداع کردهاند که یکی دیگر از چالشهای بزرگ در این حوزه محسوب میشود.
