نخستین تراشه ضدخطای جهان ساخته شد!
برای نخستین بار در جهان، پژوهشگران زنادو موفق شدهاند تراشهای تولید کنند که نوع خاصی از کد شناسایی خطا را در یک پالس لیزری پیادهسازی میکند. به گفته کارشناسان، اگر تعداد بیشتری از این تراشهها در کنار هم به کار گرفته شوند، میتوان انتظار داشت که یک رایانه کوانتومی قابل اعتماد و سودمند برای کاربردهای عملی ساخته شود.
به گزارش theglobeandmail زکری ورنون، مدیر ارشد فنی سختافزار شرکت زنادو، در گفتوگو با روزنامه The Globe and Mail گفته است: «این پیشرفت، مدتها در نقشه راه ما قرار داشت.»
توضیح فنی این تراشه در ژورنال معتبر Nature منتشر شده است.
اهمیت این دستاورد از نگاه متخصصان
به گفته دانیل سو، دانشیار اپتیک دانشگاه آریزونا، این تراشه اهمیت بالایی دارد، زیرا «پلتفرم آن از پایه برای مقیاسپذیری طراحی شده است.» او افزود: «در آینده، برای ساخت رایانههای کوانتومی کاربردی، نیاز به میلیونها یا حتی میلیاردها عدد از این نوع تراشه روی یک چیپ خواهیم داشت. این پیشرفت، گامی عظیم به سوی آن هدف است.»
بنیانگذار و مدیرعامل زنادو، کریستین ویدبروک، معتقد است این فناوری جدید امکان تصور ساخت سامانهای از رایانش کوانتومی را فراهم کرده که در ابعادی مشابه یک مرکز داده فعالیت میکند. وی گفته است: «تصور کنید حدود ۵۰۰۰ سرور در فضایی کمتر از ۱۰ هزار متر مربع جای گیرند.»
او همچنین اشاره کرده که تلاشها برای افزایش تراکم این سامانهها در آینده ادامه خواهد داشت.
ماژولار بودن و مقیاسپذیری
زنادو پیشتر نیز گزارشی منتشر کرده بود که نشان میداد فناوری آنها قابلیت ماژولار شدن دارد؛ ویژگیای که راه را برای ساخت رایانهای بزرگ ولی عملیاتی و مقرونبهصرفه هموار میکند. گام جدید، بهویژه با در نظر گرفتن کاربردهای عملی، نشاندهنده تمرکز جدیدی در دنیای رایانش کوانتومی است.
بیت و کیوبیت؛ بنیان محاسبات کوانتومی
هدف نهایی این تلاشها، ساخت رایانهای مبتنی بر کیوبیتها (qubits) است؛ عناصر فیزیکی در همتنیدهای که رفتار کوانتومی از خود نشان میدهند. برخلاف بیتهای معمولی که فقط ۰ یا ۱ هستند، کیوبیتها میتوانند همزمان حالتی بین این دو باشند. این ویژگی، به رایانههای کوانتومی امکان میدهد تا در برخی محاسبات خاص بسیار سریعتر و مؤثرتر از رایانههای سنتی عمل کنند؛ محاسباتی که در امنیت اطلاعات و سایر حوزههای حساس کاربرد دارند.
خطا و اختلالات محیطی
گوگل، آیبیام و مایکروسافت نیز در حال کار روی کیوبیتها هستند، اما چالش اصلی برای همه یکسان است: سیستمهای کوانتومی نسبت به اختلالات محیطی بسیار حساساند و ایزولهسازی آنها دشوار است، که همین مسئله موجب بروز خطاهای زیاد در حین محاسبات میشود.
برای مقابله با این موضوع، کیوبیتها معمولاً به گونهای طراحی میشوند که بتوانند خطاهای یکدیگر را شناسایی کنند. با این حال، این فرآیند مستلزم استفاده از تعداد بسیار بیشتری کیوبیت است، که کار را پیچیدهتر میکند.
کدهای اصلاح خطای GKP؛ راهحلی نوآورانه
در سالهای اخیر پژوهشگران به سراغ استفاده از کدهای ریاضیاتی تصحیح خطا رفتهاند. یکی از این روشها، کد معروف گاتسمن-کیتائف-پرسکیل (GKP) است که در سال ۲۰۰۱ معرفی شد. پیادهسازی این کد دشوار است، اما برای شرکتهایی نظیر زنادو که از کیوبیتهای نوری استفاده میکنند، بسیار مناسب است.
در فناوری زنادو، کیوبیتها از فوتونهایی ساخته شدهاند که درون یک شبکه فیبر نوری حرکت میکنند. تراشه جدید این شرکت، ذرات نور ورودی (فوتونها) را به حالتی کوانتومی هدایت میکند که اجازه میدهد به شکل یک کیوبیت GKP عمل کنند. این تراشه چهار خروجی دارد، که سه تای آنها به آشکارسازهایی متصلاند و میتوانند وضعیت چهارمی را بررسی کنند تا معلوم شود آیا برای محاسبات کوانتومی مناسب است یا نه.
در رایانههای کوانتومی آینده، چنین تراشههایی بهعنوان لایه اولیه شناسایی خطا بهکار میروند، که در کنار سایر روشهای تصحیح خطا میتوانند اطمینان از درستی محاسبات را افزایش دهند.
رقابت با شرکتهای دیگر و چالش جذب فوتون
شرکتهای دیگر نیز به سراغ راهکارهای مشابه رفتهاند. هفته گذشته، شرکت «نورد کوانتیک» مستقر در کبک، کانادا، موفق شد فوتونهای مایکروویو را با استفاده از کد GKP در یک محفظه فلزی رمزگذاری کند.
با این حال، زنادو هنوز با چالشهایی مواجه است؛ مهمترین آنها اتلاف سیگنال است که زمانی رخ میدهد که فوتونها در حین حرکت توسط مواد جذب میشوند.
مزایای محاسبات نوری در برابر فناوریهای سرمایشی
رقابت میان زنادو و رقبای مستقیمش مانند «سایکوانتوم» از کالیفرنیا با شرکتهای بزرگ حوزه فناوری همچنان ادامه دارد. شرکتهای بزرگ از کیوبیتهایی استفاده میکنند که با مواد ابررسانا و در دمای نزدیک به صفر مطلق کار میکنند، در حالی که فناوری مبتنی بر نور زنادو در دمای اتاق نیز قابل استفاده است.
تا این لحظه هیچ سیستمی برتری قطعی نسبت به سایرین پیدا نکرده است، اما سو معتقد است سیستمهای نوری ممکن است در نهایت پیش بیفتند، زیرا پس از حل چالشهای فنی کلیدی، مقیاسپذیری آنها بسیار سادهتر خواهد بود.
انتهای پیام/
