رایانه‌ی ۵۰ کیوبیتی، به چه چیزی شباهت دارد؟
رایانه‌ی ۵۰ کیوبیتی آی‌بی‌ام از لحاظ ظاهری مشابه یک لوستر استیم پانک، شامل مجموعه‌ای پیچیده از لوله‌ها و سیم‌ها است که در پایین سیلندر فولادی کوچکی یکپارچه می‌شوند. در حقیقت، این رایانه یکی از پیچیده‌ترین سیستم‌های کوانتومی است که تاکنون ساخته شده‌اند. پردازنده‌ی داخلی آن، حاوی ۵۰ بیت کوانتومی یاکیوبیت است که وظایف را به صورت چرخشی پردازش کرده و در نهایت اطلاعات ایجاد شده به‌صورت مجموعه‌ای از صفر و یک‌ها ذخیره می‌شوند.
یکی از توانایی‌های خارق العاده‌ی کیوبیت، نمایش همزمان دو مقدار است؛ به این معنی که یک رایانه‌ی کوانتومی می‌تواند به لحاظ تئوری دو تست همزمان انجام دهد و با افزودن کیوبیت‌های بیشتر این توانایی خارق العاده افزایش می‌یابد.
نوامبر گذشته، آی‌بی‌ام اولین رایانه‌ی کوانتومی ۵۰ کیوبیتی جهان را معرفی کرد که در یک آزمایشگاه، داخل یک محفظه‌ی سفید غول پیکر، برای خنک نگه داشتن آن نگهداری می‌شد و تعدادی رایانه‌ی قدیمی برای مدیریت وظایف یا الگوریتم‌های آن به کار گرفته می‌شدند.
آی‌بی‌ام سیم‌ها و لوله‌های موردنیاز را برای ارسال سیگنال‌ها به قطعه و خنک نگهداشتن سیستم به CES سال‌جاری آورد تا گزارشگران از نحوه عملکرد آن مطلع شوند. بزرگترین چالش، طبق گفته‌ی جفری ولسر، مدیر تحقیقات آی‌بی‌ام، محفوظ نگه داشتن قطعه از نویزهای ناخواسته شامل نویزهای الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی است تا جایی که حرارت اتاق کل ماشین را از کار بیاندازد.
در این قسمت معمولا پمپ‌ها وارد عمل می‌شوند. از بالا به پایین، سیستم به تدریج از چهار درجه حرارت مایع هلیوم کلوین تا ۸۰۰میلی کلوین، ۱۰۰ میلی کلوین و در نهایت به ۱۰میلی کلوین می‌رسد و خنک می‌شود که این مقدار در داخل کانیستر، ۱۰هزارم درجه بالای صفر مطلق است. در عین حال سیم‌ها سیگنال‌های فرکانس RF را به قطعه منتقل می‌کنند و سپس روی کیوبیت‌ها نگاشت می‌شوند و هر برنامه‌ای را که تیم تحقیقاتی بخواهد، اجرا می‌کنند. سیم‌کشی نیز به نحوی طراحی شده است که اطمینان حاصل شود هیچ نویز اضافی از جمله گرما به تراشه‌ی رایانه‌ی کوانتومی در پایین منتقل نمی‌شود.
طبق گفته‌ی بسیاری از صنعتگران، سیستم ۵۰ کیوبیتی می‌تواند در کوانتوم به برتری دست یابد. این اصطلاح مختص زمانی است که یک رایانه‌ی کوانتومی قادر به پیشبرد یک سیستم سنتی یا انجام کاری است که در غیر این حالت، غیر ممکن است. مشکل این است که رایانه‌های کوانتومی تنها با الگوریتم‌های خاصی به عنوان مثال شیمی کوانتومی و شبیه سازی مواد سازگار هستند و بعید است که بتوانید از یک رایانه‌ی کوانتومی برای تکمیل ارائه‌ی پاورپوینت استفاده کنید.
ولسر می‌گوید:
جهان کوانتومی است، بنابراین برای شبیه‌سازی نیاز به رایانه‌ی کوانتومی دارید.
به عنوان مثال، محققان اخیرا آزمایشاتی را با رایانه‌های کوانتومی انجام داده‌اند. دانشمندان آی‌بی‌ام در سپتامبر گذشته قادر به شبیه‌سازی بریلیوم هیبرید (BeH2) روی یک پردازنده‌ی کوانتومی هفت کیوبیتی شدند. منتقدان می‌خواهند یک رایانه‌ی کوانتومی چیزهایی که برای مصرف کننده‌ی روزانه ملموس‌تر است را اجرا کنند که این موضوع امروزه، متأسفانه، هنوز هم می‌تواند دور از دسترس باشد.
به گفته ولسر:
در جایی بین ۵۰ تا ۱۰۰ کوبیت، به نقطه‌ای می‌رسیم که می‌توانیم به وضوح بیان کنیم که در عرض چند دقیقه یک مولکول را شبیه سازی کرده‌ایم و این سیستم غول پیکر را پنج روز برای انجام این کار به کار می‌گیریم. در این مرحله در حال پیشرفت سریع هستیم.
نظرات