آی‌بی‌ام به محاسبات کوانتومی واقعی نزدیک‌تر می‌شود
تااکنون مطالب زیادی درباره قانون 50 ساله مور نوشته شده است و این‌که آیا این قانون همچنان به حیات خود ادامه خواهد داد یا لازم است اصلاحیاتی به آن افزوده شود. در هر یک از دو حالت ممکن، این احتمال وجود دارد که قانون مور در ده سال آینده شکسته شود، به دلیل این‌که دانش ما به اندازه‌ای پیشرفت کرده است که توانایی تولید ترانزیستورهای کوچک‌تری که درون تراشه‌ها قرار می‌گیرند را در اختیار داریم. اما از محاسبات کوانتوم اغلب به عنوان یکی از منطقی‌ترین جانشینان محاسبات سنتی یاد می‌شود. تحقق چنین دستاوردی می‌تواند منجر به نوآوری بزرگی در زمینه‌های مختلفی شود، از مرتب‌سازی داده‌های غیرساختمند گرفته تا طراحی ابرمواد، روش‌های رمزنگاری جدید و ترکیب داروها بدون آن‌که نیازی به روش‌های آزمایش و خطا وجود داشته باشد، همگی این فرآیندها با استفاده از محاسبات کوانتوم امکان‌پذیر است.
D-wave اولین خالق کامپیوترهای کوانتومی در جهان
IBM امید‌های تازه‌ای بوجود می‌آورد
دنیای فناوری اکنون یک گام به تحقق این موضوع نزدیک‌تر شده است. محققان IBM، برای اولین بار دریافته‌اند که چگونه می‌توان خطاهای فازی و بیتی کوانتومی را به‌طور همزمان شناسایی کرده و آن‌ها را اندازه‌گیری کرد. آن‌ها همچنین موفق به طراحی یک مدار کوانتومی مربعی شکل شده‌اند که امکان طراحی آن در ابعاد بزرگ‌تر نیز امکان‌پذیر است. آرویند کریشنا، مدیر ارشد تحقیقات آی‌بی‌ام در خصوص این دستاورد گفته است: «محاسبات کوانتوم به‌طور بالقوه توانایی دگرگون کردن زندگی ما را دارد، به‌طوری که به ما این توانایی را می‌دهد تا به حل مشکلات غیرممکن یا غیرعملی امروزی که هیچ راه‌حلی برای آن‌ها وجود ندارد بپردازیم. در حالی که رایانه‌های کوانتومی به‌طور سنتی برای رمزگشایی مورد بررسی قرار می‌گیرند، یکی از بخش‌هایی که ما دریافت‌هایم کوانتوم می‌تواند در این زمینه به ما کمک کند حل مشکلات دنیای فیزیک و شیمی است که امروزه هیچ راه حلی برای آن‌ها وجود ندارد. این دستاورد ظرفیت‌های زیادی در زمینه طراحی مواد و داروها در اختیار ما قرار خواهد داد و افق‌های تازه‌ای از برنامه‌های کاربردی را به روی ما باز خواهد کرد.»
اما دقیقا چه اتفاقی در حال رخ دادن است؟ کامپیوترهای سنتی قادر هستند آن‌چه به آن‌ها می‌گویم را در غالب بیت‌ها درک کنند، بیت‌هایی که ارزش 0 یا 1 دارند. بیت سمبلی است که برای نشان دادن دو وضعیت ولتاژ بالا یا ولتاژ پایین مورد استفاده قرار گیرد. این عمل مشابه روشن یا خاموش کردن یک کلید است. اما یک کیوبیت یا کوانتوم بیت به گونه دیگری عمل می‌کند، به‌طوری که یک کیوبیت به‌طور همزمان توانایی نگهداری هر دو حالت را دارد. این توانایی نگهداری همزمان به نام برهم‌نهی 0+1 نامیده می‌شود که هر دو وضعیت، در یک فاز، با یکدیگر، ارتباط برقرار می‌کنند. این توانایی حداقل در تئوری منجر به ساخت یک کامپیوتر کوانتومی می‌شود که بسیار سریع‌تر از یک کامپیوتر معمولی کار می‌کند.
اما طراحی یک کامپیوتر کوانتومی مشکلات خاص خود را دارد. به‌طور مثال تا وقتی که شما چیزی که به‌نام واهمدوسی ( واهمدوسی کوانتومی اشاره به از بین رفتن درهم تنیدگی دارد.) کوانتومی نامیده می‌شود را حذف نکنید یا توانایی محاسبه خطاهای که به سبب گرما، نقص‌ها یا تابش الکترومغناطیسی به وجود می‌آید را حل نکنید، کامپیوتر کوانتومی در اختیار نخواهد داشت. کیوبیت‌ها بسیار ظریف بوده و وضعیت آن‌ها به راحتی قابل تغییر است. این احتمال وجود دارد که یک خطای بیتی به سادگی وضعیت جاری را به حالت برعکس آن تبدیل کند ( به‌طور مثال 1 به جای 0 )، یا ممکن است یک خطای فازی در ارتباط با نشان دادن حالات انطباق بوجود آید. در نتیجه برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد تصحیح خطای کوانتومی یک بخش ضروری به شمار می‌رود. مفاهیم و اطلاعات گذشته، به شما توانایی شناسایی یکی از این خطاها را به‌طور همزمان می‌دهد، اما راه حل آی بی ام یک بیت کوانتومی است که بر اساس یک شبکه مربعی شکل و با درجه حرارت پایین کار می‌کند، درجه حرارت پایین این امکان را پدید می‌آورد، تا کیوبیت ابررسانا را روی یک تراشه که تقریبا یک چهارم اینچ ضخامت دارد قرار داد.
فرم مربعی شکل کلید تصحیح خطای کوانتومی است، طرح‌های خطی اولیه اجازه انجام چنین کاری را نمی‌دادند. این فرم طراحی همچنین به شما اجازه می‌دهد تا مقیاس این مدار را بر اساس کیوبیت‌های اضافه شده طراحی کنید. تاکنون، محققان تنها توانایی شناسایی خطاهای بیتی یا کوانتومی را داشته‌اند، اما امکان شناسایی هر دو خطا در یک لحظه امکان‌پذیر نبود. جی گامبتا، مدیر گروه محاسبات کوانتومی در آی بی ام می‌گوید: « روش‌هایی که در گذشته برای شناسایی خطاها مورد استفاده قرار می‌گرفت، با استفاده از الگوی ترتیبی خطی انجام می‌شد. هر چند این روش توانایی کشف خطاهای بیتی را داشت اما اطلاعات ناقصی درباره وضعیت کوانتومی یک سیستم ارائه می‌کرد. اطلاعاتی که به این روش به‌دست می‌آمد برای کامپیوترهای کوانتومی کافی نبود. اما در روشی که ما آن‌را ابداع کردیم، نتایج به دست آمده از چهار کیوبیت، نه تنها توانایی شناسایی هر نوع خطای کوانتومی را دارد، بلکه برای سیستم‌های بزرگ‌تر به‌عنوان آرایه‌ای از شبکه‌های مربعی در مقایسه با آرایه خطی مقیاس‌پذیر می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. نتیجه تحقیقات IBM در تاریخ 29 آپریل در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است. بعد از کشف خطاها به این روش، مرحله بعدی طراحی و ساخت تعداد انگشت شماری از ابررسانه کیوبیت است که هم قابل اعتماد بوده و هم کمترین نرخ خطا را داشته باشد. به محض این‌که این‌کار انجام شود، ما به خوبی در راه ساخت یک کامپیوتر کوانتومی تمام عیار گام برخواهیم داشت و اگر این کامپیوتر به جای آن‌که با 4 کیوبیت ساخته شود با 50 بیت کوانتومی (کیوبیت) ساخته شود، هیچ ترکیبی از 500 ابرکامپیوتر برتر امروزی در مقابل این کامپیوتر کوانتومی موفق نخواهند بود، همین موضوع آن‌را شگفت‌انگیز می‌کند.
منبع:shabakeh-mag.com
