کوبیت‌های فوق‌سرد، کلید محاسبات کوانتومی بدون خطا

گروهی از دانشمندان با توسعه یک تکنیک نوآورانه، کارایی محاسبات کوانتومی را به طور چشمگیری بهبود بخشیده‌اند.

به گزارش خبرنگار علمی برنا به نقل از ساینس دیلی، این محققان با استفاده خلاقانه از یک یخچال کوانتومی برای سرد کردن کوبیت‌ها تا نزدیکی صفر مطلق، توانسته‌اند خطا‌های اولیه را به حداقل برسانند که این امر برای افزایش اطمینان محاسبات کوانتومی حیاتی است. این روش نه تنها دقت محاسبات کوانتومی را افزایش می‌دهد، بلکه امکان‌های جدیدی برای استفاده از گرما در انجام کار در سیستم‌های کوانتومی ایجاد می‌کند.

رویکرد نوآورانه در پاکسازی محاسبات کوانتومی

همان‌طور که برای حل یک مسئله ریاضی به تخته‌ای پاک نیاز است، کامپیوتر‌های کوانتومی نیز برای انجام محاسبات دقیق به محیطی بدون نویز نیاز دارند. اکنون دانشمندان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) با همکاری فیزیکدانان دانشگاه صنعتی چالمرز سوئد، روشی نوآورانه برای حفظ این محیط پاک ابداع کرده‌اند.

این دستاورد یکی از چالش‌های مهم در محاسبات کوانتومی را حل می‌کند: اطمینان از اینکه بیت‌های موجود در پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا، که به نام «کوبیت» شناخته می‌شوند، بدون خطا و آماده محاسبه باقی بمانند. کوبیت‌ها به شدت به گرما و تابش حساس هستند که می‌تواند محاسبات آنها را مختل کند، مشابه خطوط اضافی گچ که ممکن است یک مسئله ریاضی را روی تخته منحرف کند.

افزایش کارایی محاسبات کوانتومی

پاکسازی این کوبیت‌ها پس از هر محاسبه نیازمند سرد کردن آنها تا کسری از درجه بالاتر از صفر مطلق و حفظ این دما است. روش جدید این تیم نه تنها موثرتر از سایر روش‌های پیشرفته برای پاکسازی این محیط است، بلکه با روشی نوین به این هدف دست یافته است؛ استفاده از جریان گرما بین دو بخش یخچالی که کامپیوتر را خنک نگه می‌دارد.

به گفته نیکول یونگر هالپرن، فیزیکدان مؤسسه NIST و مرکز مشترک اطلاعات و علوم کوانتومی دانشگاه مریلند (QuICS): «این تکنیک می‌تواند مشکلات طراحی کامپیوتر‌های کوانتومی را حل کند. همچنین نشان می‌دهد که می‌توان گرما را از بخشی از یخچال کامپیوتر استخراج و به کار تبدیل کرد و قابلیت‌های فناورانه جدیدی را معرفی کرد که حتی به آنها فکر نکرده‌ایم.»

این روش که به صورت خودکار عمل می‌کند و نیازمند کنترل خارجی یا منابع اضافی زیادی نیست، در مقاله‌ای که امروز، ۹ ژانویه، در ژورنال Nature Physics منتشر شده است، به اثبات رسیده است. این فرآیند گرما را از کوبیت محاسباتی به مخزن گرما پمپ می‌کند، گرما را از بین می‌برد و کوبیت محاسباتی را به حالت پایه نزدیک بازمی‌گرداند، به این ترتیب تخته محاسباتی پاکسازی می‌شود.

علی، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، در این زمینه گفت: «ما معتقدیم این رویکرد راه را برای محاسبات کوانتومی قابل اعتمادتر هموار می‌کند. مدیریت خطا‌ها در کامپیوتر‌های کوانتومی بسیار دشوار است. شروع از نزدیکی حالت پایه می‌تواند به کاهش خطا‌هایی که نیاز به اصلاح دارند منجر شود و خطا‌ها را پیش از وقوع کاهش دهد.»

انتهای پیام/