ساخت تراشه برای رایانه کوانتومی

تراشه برای کامپیوتر کوانتومی
رایانه‌های کوانتومی به میز کار ما نزدیک شدند!

 رایانه‌های کوانتومیِ کاربردی از برجسته‌ترین خبرهای فناوری سال ۲۰۱۷ بوده‌اند و این به خاطر پیشرفت‌های بزرگی بوده که در هر دو زمینه‌ی تئوری و  فناوری داشته‌اند. 

 

ولی با وجود همه‌ی این پیشرفت‌ها هنوز یک بخش حل نشده درباره آنها به جا مانده بود: "پیوند دنیای ظریف کوانتوم با دنیای قابل فهم‌تر دیجیتال!"

 

اکنون پژوهشگران می‌گویند که با طراحی ریزپردازنده (میکروپروسسور) تازه‌ای توانسته‌اند مرز دنیای کوانتوم و دیجیتال را از میان بردارند.

 

پژوهشگران دانشگاه New South Wales (UNSW) توانسته‌اند با معماری نوینی که از نیمه رساناهای استانداردی که در پردازنده‌های پیشرفته کاربرد دارند، تراشه‌ای را طراحی کنند که می‌تواند محاسبات کوانتومی را انجام دهد.

 

مفهوم این کار از نظر فنی آن است که این تراشه با بهره‌گیری از "فناوری موجود در رایانه‌هایی که هم اکنون بر روی میزهای ما هستند" می‌تواند پردازش‌های کوانتومی را شدنی کند.

 

به گفته‌ی Andrew Dzurak، مدیر مرکز Australian National Fabrication Facility در دانشگاه UNSW، اگر پیدایش رایانه را نقطه‌ی عطفی در فناوری و محاسبات بشماریم، باید بدانیم که کامپیوترهای کوانتومی نیز چنین اثر ژرف و دگرگون‌کننده‌ای خواهند داشت.

 

در پردازش کوانتومی از پدیده‌ها و روابط مکانیک کوانتومی مانند "برهم نهی (Superposition)" و "درهم تنیدگی (Entanglement)" بهره‌گرفته می‌شود.

در دنیای کوانتوم، ذره‌ها در هاله‌ای (ابری) از احتمال‌های گوناگون در "مرز بودن و نبودن" سرگردانند. سرنوشت وضعیتِ هر ذره‌ی کوانتومی، به سنجش ذره‌ی در هم تنیده‌ی آن بستگی دارد. 

 

برای آشنایی با مفهوم در هم تنیدگی کوانتومی به اینجا: درهم تنیدگی کوانتومی

 

و برای آشنایی با مفهوم کامپیوترهای کوانتومی به اینجا بروید: رایانه کوانتومی

 

"بیت کوانتومی" (Qbit یا Qubit) به داشتن مقدار صفر و یک محدود نیست و برای همین، از دیدگاه تئوری، توان محاسباتی بسیار بالاتری را در اختیار ما قرار می‌دهد. سنجش وضعیت کوانتومی ذره و تعیین وضعیت ذره‌ی درهم‌تنیده‌ی آن، کار دشواری نیست ولی مشکل آن است که بیت‌های کوانتومی ظریف و ناپایدارند. و وضعیت آنها بطور ناخواسته و تصادفی نیز تغییر میکند.

برای پیشگیری از بروز خطاهای بیشمار در کیوبیت‌ها، باید آنها را به روشی پایدار کرد.

Dzurak می‌گوید: "یکی از این راهها بهره‌گیری از کدهای ویرایش خطا است. برای این کار باید از چند بیت کوانتومی برای نگهداشتن داده‌ای که در یک کیوبیت جا می‌شود  بهره برد. تراشه‌ای که ما طراحی کرده‌ایم از سیستم ویرایش خطای ویژه‌ای بهره می‌برد که برای کنترل "چرخش کیوبیت‌ها" طراحی شده است و از پروتکل پیشرفته‌ای پیروی می‌کند که می‌تواند میلیونها کیوبیت را پردازش کند.

 

این فناوری، نخستین تلاش برای گردآوری همه‌ی مدارهای سیلیکونی مورد نیاز در کنترل، خواندن و پردازش میلیون‌ها کیوبیت، بر روی یک تراشه است.

 

اگر بخواهیم به زبان آسانتر بگوییم: در تراشه‌های بکار رفته در رایانه‌های امروزی  برای کنترل بیت‌ها در درگاههای منطقی از ترانزیستورهای سیلیکونی بهره‌ برده می‌شود. در این تراشه‌ی تازه نیز از همین ترازیستورها برای کنترل شبکه‌ی تختی، از کیوبیت‌ها بهره گرفته شده است.

 

به گفته‌ی Menno Veldhorst  یکی از پژوهشگران دانشگاه UNSW: با انتخاب الکترودهایی که در بالای هر کیوبیت قراردارند، می‌توان "چرخش کیوبیت" را کنترل کرد و به کیوبیت مقدار باینری صفر و یا یک داد.

با انتخاب الکترودهایی که در بین کیوبیت‌ها گذاشته شده‌اند نیز می‌توان تراکنش‌های منطقی و محاسبات "دو کیوبیتی" را به اجرا درآورد.

 

او می‌افزاید: برای به‌کارگیری این روش در یک فناوری کاربردی، هنوز باید کارهای بیشتری انجام دهیم.

 

به نظر میرسد که رایانه‌های کوانتومی به میزهای کار ما نزدیک‌تر شده‌اند. شرکت مایکروسافت نیز به تازگی ‌ابزارهایی برای نرم افزارهای مورد نیاز در رایانه‌های کوانتومی معرفی کرده است:

Microsoft releases free preview of Quantum Development Kit.

 

این پژوهش در مجله Nature Communications چاپ شده است.

 

شاید این ها را نیز بپسندید:

رایانه کوانتومی

درهم تنیدگی کوانتومی

جابجایی داده کوانتومی از فاصله ۶.۲ کیلومتری بر روی فیبر نوری

کاشت سیلیکون در الماس و ساخت نخستین پل (بریدج) برای شبکه رایانه‌های کوانتومی

لینک منبع خبر:

BREAKING: Engineers Just Unveiled The First-Ever Design of a Complete Quantum Computer Chip

۲۷ آذر ۱۳۹۶
ساینس آلرت |

اگر این خبر را پسندیدید "خوش خبریم" را به ۲ نفر از دوستانتان معرفی کنید : ارسال این خبر به دوستان

دیدگاه بازدیدکنندگان


تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید