تراشه کوانتومی جدید مایکروسافت کنترل هزاران کیوبیت را ممکن می‌کند
فعالیت‌های مایکروسافت در صنعت فناوری صرفا به توسعه‌ی سیستم‌عامل ویندوز و تولید دستگاه‌های سری سرفیس محدود نمیشود؛ بلکه در حوزه‌ی رایانش کوانتومی (Quantum Computing) نیز فعالیت می‌کند و کارهای جالبی با رایانه‌های کوانتومی انجام می‌دهد.
براساس گزارش خبرگزاری دیجیتال ترندز، مایکروسافت به‌تازگی مدعی شده که به پیشرفتی درخورتوجه در حوزه‌ی رایانش کوانتومی دست پیدا کرده است. محققان مایکروسافت می‌گویند با همکاری پژوهشگران دانشگاه سیدنی استرالیا موفق شده‌اند به راهکاری برای کنترل هزاران کیوبیت (Qubit) دست یابند. کیوبیت واحد پایه‌‌ی اطلاعات کوانتومی محسوب می‌شود که معادل بیت‌های باینری (دودویی) در رایانه‌های کلاسیک است و در دماهای به‌شدت کم فعالیت می‌کند.
به‌گفته‌ی تحلیلگران، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند درک ما از مبحث رایانش را تا حد زیادی متحول کنند؛ به‌همین‌دلیل، هرگونه پیشرفت در این حوزه بسیار مهم است. طراحی راهکار مایکروسافت اهمیت زیادی دارد؛ زیرا یکی از مشکلات بزرگ طراحی رایانه‌های کوانتومی، مبحثی است که با نام ناهمدوسی کیوبیت (Qubit Decoherence) شناخته می‌شود.
کارشناس دیجیتال ترندز می‌نویسد ناهمدوسی کیوبیت یکی از دلایل اصلی بروز خطا در رایانش کوانتومی است. خطاهای مربوط به ناهمدوسی کیوبیت ناشی از نحوه‌ی تعامل محیط با کیوبیت‌ها است که همین تعامل‌ها باعث می‌شوند حالت کوانتومی (Quantum State) کیوبیت‌ها تغییر پیدا کند.
دیوید رایلی، محقق اصلی و رهبر پروژه‌ی تحقیقاتی مایکروسافت کوانتوم سیدنی (Microsoft Quantum Sydney)، در گفت‌و‌گو با دیجیتال ترندز اعلام کرد هریک از کیوبیت‌ها باید با یک دسته سیم کنترل شوند. این سیم‌ها معمولا از رک‌های الکترونیکی در دمای اتاق به کیوبیت‌ها در بخش انتهایی یخچال رقیق‌ساز در دمای ۰٫۰۱ کلوین می‌رسند که بسیار نزدیک به صفر مطلق است.
در این روش، می‌توان حداکثر ۵۰ کیوبیت را کنترل کرد؛ ازاین‌رو، اگر متکی به این روش خاص شوید، هرگز نمی‌توانید سراغ کنترل هزاران کیوبیت بروید. خارج‌کردن سیم‌ها از رک‌های الکترونیکی تا حد زیادی تداعی‌کننده‌ی رایانه‌های مربوط به دهه‌ی ۱۹۴۰ است و این کار ازلحاظ نحوه‌ی عملکرد با تراشه‌های مدار مجتمع همخوانی ندارد.
محققان مایکروسافت و دانشگاه سیدنی استرالیا روشی نوآورانه برای رفع‌کردن این مشکل طراحی کرده‌اند. راهکار مایکروسافت شامل تراشه‌ای کنترل‌کننده است که با نام گوس‌بری (Gooseberry) شناخته می‌شود. این تراشه امکان مقیاس‌دهی به سیستم کنترل را فراهم می‌کند و محدودیت ناشی از روش اول را از بین می‌برد. تراشه‌ی کنترل صرفا مقدار اندکی انرژی مصرف می‌کند و این یعنی باعث گرم‌ترشدن کیوبیت‌ها نمیشود.
رایلی می‌گوید تراشه‌ی گوس‌بری پیچیده‌ترین سیستم الکترونیکی است که می‌تواند در این دما فعالیت کند. این نخستین‌باری است که تراشه‌ای با سیگنال ترکیبی (Mixed-Signal Chip) و ۱۰۰،۰۰۰ ترانزیستور می‌تواند در دمای ۰٫۰۱ کلوین (برابربا ۲۷۳٫۰۵- درجه‌ی سلسیوس) فعالیت کند.
به‌گفته‌ی رایلی، راهکار طراحی‌شده‌ی مایکروسافت و محققان دانشگاه سیدنی جهش بزرگ روبه‌جلویی در حیطه‌های فناوری‌های کوانتومی محسوب می‌شود؛ بااین‌حال طبق اعلام رایلی، هنوز قدم‌های بیشتری برای برداشته‌شدن باقی مانده‌اند تا بتوان رایانه‌ای کوانتومی واقعا کاربردی را توسعه داد.
مقاله‌ای که راهکار ویژه‌ی مایکروسافت را شرح می‌دهد به‌تازگی با عنوان «رابطی موجد سرما برای کنترل تعداد زیادی کیوبیت» در مجله‌ی Nature منتشر شده است.
نظرات