منتظر رایانه‌های کوانتومی باشید

[gigi64]

علم قدم بزرگی به سوی عصر جدیدی از کامپیوترهای بسیار سریع کوانتومی برداشته است.

به گزارش خبرگزاری فرانسه پژوهشگران اعلام کردند که اولین انتقال موفقیت‌آمیز داده‌ها را بین اتم‌های مصنوعی در طول یک کابل انجام داده‌ا‌ند.

دو گروه از فیزیکدانان در آمریکا فرآیندی را نشان دادند که روزی می‌تواند اساس تولید انبوه کامپیوترهای کوانتومی قرار گیرد، کامپیوترهایی که حتی از بزرگترین ابرکامپیوترهای مورد استفاده در امروز به شکلی تصاعدی سریعتر خواهند بود.

در این تجربیات، دانشمندان بر روی فوتون منفرد - کوچکترین بسته مجزای انرژی الکترومغناظیسی که نه جرم و نه وزن دارد- در یک مدار ابررسانا - که بیت‌های کوانتومی یا "کیوبیت"‌ها نامیده می‌شوند- کار کردند.

داده‌ها در یک مدار با مقیاس نانو به نام "باس کوانتومی"، به شکل یک کابل 20 میلی‌متری که در درجه حرارت فوق‌العاده پایین نگه داشته شده بود تا مفاومت الکتریکی آن کاهش یابد، انتقال پیدا کردند.

یک گروه در موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی (NIST) به سرپرستی مایکا سیلانپا این کابل را طراحی کرده بودند، که همچنین داده‌ها را برای زمان کوتاه 10 نانوثانیه ذخیره کرد و نشان داد که ذخیره داده‌ها امکان‌پذیر است.

یک گروه در دانشگاه ییل نیز به سرپرستی یوهانس مایر دو "کیوبیت"‌ را به ارتباط برقرارکردن با یکدیگر واداشتند.

هر دوی این تحقیقات در نشریه علمی ‍Nature منتشر شده‌اند.

به گفته مایر این اولین باری نیست که دانشمندان در پیوند دادن دو "کیوبیت" به موفقیت دست یافته‌اند. بلکه اولین باری است که توانسته‌اند این کار را در فاصله‌ای نسبتا طولانی - معادل یک تراشه کامپیوتری در مقیاس میکرو - انجام دهند.

این پیکربندی جدید خصوصیات متعددی دارد که می‌تواند مسیر را به سوی ساختن انبوه کامپیوترهای ابرقدرتمند کوانتومی هموار کند.

یکی از خصوصیات آن "مقیاس‌پذیری" (scalability)است - یعنی این امکان که شبکه‌ای از کیوبیت‌های متعدد نیمه‌رسانا به وجود آورد- کاری که در آینده باید انجام شود.

یک امتیاز دیگر آن امکان استفاده از تکنولوژی تراشه‌‌‌ موجود برای ساختن کیوبیت‌ها و مدار‌های متصل‌کننده آنهاست.

کامپیوترهای کوانتومی در مقایسه با تکنولوژی فعلی پیشرفتی کیفی به حساب می‌آید.

به جای استفاده از ارقام دوتایی 0 و 1 برای نگهداری اطلاعات، کامپیوتر کوانتومی بر اساس یک اصل مکانیک کوانتومی که بر تغییر حالت حکفرماست، به نام "ابرقرارگیری" (superposition) عمل می‌کنند که در سطح اتمی عمل می‌کند.

یک کیوبیت مانند تکنولوژی دیجیتال کنونی می تواند به صورت 0 یا 1 بیان شود. اما در یک تحول مخالف شم، می‌تواند همزمان هر دو مقدار را هم داشته باشد، در نتیجه افزایشی عظیم در شمار محاسبات همزمان امکان‌پذیر است، به شرطی که بتوان آن را کنترل و ارزیابی کرد.

به گفته مایر به کنترل‌درآوردن فوتون‌‌‌های حاوی داده‌ها در سطح اتمی چالشی عمده ایجاد کرده است.

فوتون‌ها در میانه یک طیف الکترومغناطیسی به شکل نور قابل مشاهده هستند، اما در اشعه ایکس در یک انتهای طیف و اشعه گاما در طرف دیگر آن نیز وجود دارند.

سایر کارشناسان گرچه این یافته‌‌ها را پیشرفتی مهم به حساب می‌آورند، توجه می‌دهند که هنوز راه درازی در پیش است تا یک لپ‌تاپ کوانتومی داشته باشیم.

دو مشکلی در زاه استفاده عملی از کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد:

یکی اینکه باری یک کامپیوتر کوانتومی واقعی دست کم باید صدها اگر نه هزاران کیوبیت زوج‌شده وجود داشته باشد.

مشکل دوم مسئله درجه حرارت است: برای انجام این آزمایش کابل تا 10 میلی درجه سانتی‌گراد بالای صفر مطلق یا منهای 273.13 درجه سانتی‌گراد سرد شده بود.

واحد مرکزی خبر