اولین پردازنده کوانتومی منطقی جهان رونمایی شد

دانشگاه هاروارد پیشرفت های بزرگی در محاسبات کوانتومی داشته است، از جمله ساخت یک پردازنده کوانتومی پیشرفته با منطق 48 کیوبیت.

به گزارش تکناک، این توسعه که زیر نظر میخائیل لوکین انجام شد، امکان اجرای الگوریتم های پیچیده را در یک سیستم کوانتومی با تصحیح خطا فراهم می کند و گامی مهم به سمت رایانه های کوانتومی کاربردی و قوی است.

در محاسبات کوانتومی، کیوبیت ها یا بیت های کوانتومی به عنوان واحدهای اطلاعات عمل می کنند، مشابه بیت های باینری در محاسبات معمولی. برای بیش از دو دهه، فیزیکدانان و مهندسان محاسبات کوانتومی را با استفاده از ذرات کوانتومی مانند اتم‌ها، یون‌ها و فوتون‌ها برای ساخت کیوبیت‌های فیزیکی ممکن کرده‌اند.

با این حال، استفاده موثر از قابلیت‌های مکانیک کوانتومی برای انجام محاسبات پیچیده فراتر از جمع‌آوری تعداد زیادی کیوبیت فیزیکی است. این کیوبیت ها ذاتاً ناپایدار و مستعد از دست دادن حالت های کوانتومی خود هستند، بنابراین به سیستم های پیچیده تری برای حفظ و اصلاح خطاهای احتمالی نیاز دارند.

کیوبیت های منطقی: بلوک های سازنده محاسبات کوانتومی

کیوبیت‌های منطقی نقش حیاتی در محاسبات کوانتومی ایفا می‌کنند، مانند سکه‌های گرانبها در حوزه فناوری: آنها گروه‌هایی از کیوبیت‌های فیزیکی با لایه‌های اضافی تصحیح خطا هستند که قادر به ذخیره اطلاعات برای استفاده در الگوریتم‌های کوانتومی هستند.

توسعه کیوبیت های منطقی به عنوان واحدهای قابل اطمینان و قابل کنترل، مشابه بیت های کلاسیک، یک چالش اساسی در این زمینه است. به طور گسترده توافق شده است که پیشرفت واقعی در فناوری تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی نتوانند به طور موثر و قابل اعتماد با کیوبیت های منطقی کار کنند، محقق نخواهد شد.

تا کنون، پیشرفته‌ترین سیستم‌های محاسباتی کوانتومی توانسته‌اند تنها یک یا دو کیوبیت منطقی و تنها چند عملیات گیت کوانتومی را نشان دهند – معادل یک واحد کد در محاسبات کلاسیک. این امر محدودیت‌های فعلی و اهمیت پیشرفت‌های بیشتر در ساختارها و الگوریتم‌های کوانتومی را نشان می‌دهد تا بتوانند به طور کامل از پتانسیل خود استفاده کنند.

پیشرفت هاروارد در محاسبات کوانتومی

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه هاروارد به رهبری میخائیل لوکین، استاد فیزیک جاشوا و بت فریدمن و یکی از مدیران ابتکار کوانتومی هاروارد، به موفقیت بزرگی در دستیابی به محاسبات کوانتومی پایدار و مقیاس‌پذیر دست یافته‌اند. آنها برای اولین بار موفق به ساخت یک پردازنده کوانتومی منطقی قابل برنامه ریزی شده اند که قادر به رمزگذاری تا 48 کیوبیت منطقی و انجام صدها عملیات گیت منطقی است. این سیستم اولین اجرای الگوریتم های بزرگ مقیاس را بر روی یک کامپیوتر کوانتومی با تصحیح خطا به دست آورده است و نشان دهنده گام بزرگی به سوی محاسبات کوانتومی بدون خطا و قابل اعتماد است.

این تحقیق که نتایج آن در مجله طبیعت این مقاله با همکاری مارکوس گرینر، استاد فیزیک جورج واسمر لورت، همکاران MIT، و QuEra Computing مستقر در بوستون، که بر اساس فناوری‌های توسعه‌یافته در آزمایشگاه‌های هاروارد است، منتشر شد. دفتر توسعه فناوری هاروارد نیز اخیراً با QuEra قراردادی برای استفاده از مجموعه ای از پتنت ها بر اساس نوآوری های گروه Lukin منعقد کرده است.

لوکین این پردازنده کوانتومی منطقی را گامی ممکن به سوی تغییر دیدگاه ها، مشابه پیشرفت های اولیه در زمینه هوش مصنوعی توصیف می کند. ایده هایی مانند تصحیح خطای کوانتومی و تحمل خطا که مدت ها فقط در حوزه تئوری بودند، اکنون شروع به نشان دادن نتایج عملی کرده اند. این پیشرفت‌ها نوید گام‌های بزرگ بعدی برای دستیابی به محاسبات کوانتومی پایدار و مؤثر را می‌دهد.

مفاهیم و جهت گیری های آینده

میخائیل لوکین از دانشگاه هاروارد با اشاره به پیشرفت‌های اخیر در محاسبات کوانتومی، این دوره را یک لحظه خاص و تعیین‌کننده توصیف کرد. او گفت، اگرچه چالش‌ها باقی مانده است، اما انتظار می‌رود این پیشرفت‌های جدید پیشرفت به سمت رایانه‌های کوانتومی کاربردی و بزرگ مقیاس را تسریع کنند. این اظهارات نشان دهنده امیدها و انتظارات زیاد برای آینده محاسبات کوانتومی است.

پیشرفت‌های اخیر مبتنی بر چندین سال تحقیق و توسعه در معماری محاسبات کوانتومی به نام آرایه‌های اتم خنثی است، فناوری که در آزمایشگاه لوکین پیشگام بود و اکنون توسط QuEra تجاری می‌شود. در این سیستم، جمعیتی از اتم‌های روبیدیم بسیار سرد و معلق مانند کیوبیت‌های فیزیکی عمل می‌کنند که می‌توانند حرکت کنند و در حین محاسبات به هم پیچیده یا به هم متصل شوند. این جفت های درهم تنیده در نهایت دروازه های کوانتومی را تشکیل می دهند که به عنوان واحدهای اساسی قدرت محاسباتی عمل می کنند. این تیم تحقیقاتی قبلاً موفقیت‌هایی را در کاهش خطاهای عملیات درهم تنیدگی خود نشان داده بود که قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم آرایه اتم خنثی را تأیید می‌کند.

دنیس کالدول، سرپرست معاونت بخش علوم ریاضی و فیزیک در موسسه ملی علوم، که بودجه پروژه را از طریق مراکز مرزهای فیزیک و برنامه‌های چالش جهش کوانتومی مؤسسه تأمین می‌کرد، تحولات اخیر را «نشان دادن قدرت» توصیف کرد. در مهندسی و “طراحی کوانتومی” شرح داده شده است.

وی تاکید کرد که این تیم نه تنها توسعه پردازش اطلاعات کوانتومی با استفاده از اتم های خنثی را تسریع کرده است، بلکه مسیری را برای تحقیقات آینده و توسعه دستگاه های کیوبیت منطقی در مقیاس بزرگ باز کرده است که می تواند اثرات انقلابی بر علم و جامعه داشته باشد.

با استفاده از پردازشگر منطق کوانتومی جدید، محققان اکنون می توانند به طور همزمان و چندگانه کل گروه کیوبیت های منطقی را با استفاده از لیزر کنترل کنند، روشی کارآمدتر و مقیاس پذیرتر از کنترل کیوبیت های فیزیکی منفرد.

Dolph Bluestein، نویسنده اول مقاله و دانشجوی دکترا در دانشکده هنر و علوم گریفین در آزمایشگاه لوکین، اظهار داشت که هدف آنها نشان دادن یک انتقال در این زمینه است، به سمت شروع کار با الگوریتم‌ها با استفاده از کیوبیت‌های تصحیح شده با خطا به جای کیوبیت های فیزیکی و همچنین راهی برای ساخت دستگاه های بزرگتر فراهم می کند. این تیم قصد دارد به کار ادامه دهد تا نمایش بیشتری از عملیات روی 48 کیوبیت منطقی خود ارائه دهد و سیستم خود را برای اجرای مداوم به‌جای رویکرد دستی که در حال حاضر استفاده می‌شود، بهینه کند.

نوشته اولین پردازنده منطق کوانتومی جهان رونمایی شد اولین بار در خبرجو – اخبار دنیای فناوری پدیدار شد. ظاهر شد.