این اتم های عجیب و غریب دستیابی به پردازش کوانتومی را یک گام نزدیک‌تر کردند
دانشمندان موفق به ساخت بزرگ‌ترین و پیچیده‌ترین شبکه پردازش کوانتومی جهان شده‌اند. آن‌ها موفق به برقراری ارتباط میان یک رشته ۲۰ تایی از کیوبیت‌ها و خواندن اطلاعات از این کیوبیت‌ها شده‌اند.
به گزارش پایگاه خبری ربیع، دانشمندان موفق به ساخت بزرگ‌ترین و پیچیده‌ترین شبکه پردازش کوانتومی جهان شده‌اند. آن‌ها موفق به برقراری ارتباط میان یک رشته ۲۰ تایی از کیوبیت‌ها و خواندن اطلاعات از این کیوبیت‌ها شده‌اند. این تیم مشغول ساخت یک نمونه اولیه “حافظه کوتاه مدت” برای این شبکه پردازشی کوانتومی هستند. درحالی که تلاش های گذشته منجر به ساخت گروه‌های بزرگ‌تری از ذرات نیز شده بود اما، این اولین باری است که دانشمدان تایید می‌کنند موفق به ساخت یک شبکه شده‌اند.
تحقیقات این گروه که در تاریخ ۱۰ آپریل در مجله Physical review X منتشر شد، پرادزش کوانتومی را وارد مرحله جدیدی می‌کند و به “برتری کوانتومی”، (هنگامی که کیوبیت‌ها از بیت‌های رایج مورد استفاده در پردازنده‌های سیلیکونی عملکرد بهتری ارائه کنند) یک گام نزدیک تر می‌کند.
از بیت تا کیوبیت
در حال حاضر پردازش بر اساس زبان باینری صفر و یک‌ها انجام می‌شود، این الفبا فقط شامل ۲ حرف است. کامپیوترهای مدرن امروزی با ارسال جریان الکتریسیته به مدارهای سیلیکونی و فلزی این کار را انجام می‌دهند، این عمل منجر به تعویض قطب مغناطیسی یا در در روش های دیگر منجر به عوض شدن وضعیت “on or off” می‌شود. این درحالی است که پردازنده‌های کوانتومی از زبان متفاوتی استفاده می‌کنند که دارای تعداد حرف نامحدود است.
اگر زبان‌های باینری صرفاً به پل شمالی و جنوبی محدود می‌شوند، پس پردازش کوانتومی می‌تواند از تمامی فضای مابین این دو استفاده کند که این فناوری به همین منظور ابداع شده است. در واقع هدف از بکارگیری آن استفاده از تمام فضای موجود میان پل شمالی و جنوبی است.
اما چگونه می‌توان همچنین زبانی را نوشت؟ مسلماً نوشتن چنین زبانی بیسار پیچیده و زمان‌بر است. این تیم با استفاده از اشعه لیزر اقدام به جمع‌آوری یون‌های کلسیم کردند و از طریق باردار کردن این یون‌ها موفق به جابه‌جا کردن الکترون از لایه‌ای به لایه دیگر شدند. در فیزیک دبیرستان الکترون همانند ماشینی که بین دو لاین جابه‌جا می‌شود، میان لایه‌ها جابه‌جا می‌شود. اما در واقعیت الکترون‌ها مکان ثابتی ندارند یا درون لایه‌ای قرار ندارند، در عوض درون چندین لایه به صورت همزمان حضور دارند. این رفتار با مفهوم اوربیتال توجیه می‌شود. این رفتار عجیب کوانتومی امکان ساخت زبان کامپیوتری جدیدی را برای دانشمندان فراهم ساخته که دارای قابلیت های بی‌شماری است. درحالی که پردازنده‌های معمولی از بیت برای پردازش استفاده می‌کنند، براساس مفهوم اوربیتال این یون‌های کلسیم توانایی تبدیل به کوانتوم‌بیت (یا همان کیوبیت) را دارا هستند. فعالیت‌های قبلی در این زمینه منجر به ساخت تعدادی کیوبیت شده بود اما، برای ساخت یک پردازنده کوانتومی نیازمند ارتباط میان این کیوبیت‌ها است.
نویسنده و پژوهشگر ارشد این پروژه آقای Nicolai Friis در مصاحبه با Live Sience گفت: “داشتن این تعداد یون به صورت مجزا و بدون ارتباط واقعا چیزی نیست که کسی به دنبال آن باشد.” او همچنین گفت: “اگر این یون‌ها با یکدیگر ارتباطی برقرار نکنند، تنها کاری مه با آن‌ها می‌توان انجام داد انجام محاسبات به روش قدیمی با هزینه‌ی بسیار زیاد است.
برقراری ارتباط میان بیت‌ها
برقرار کردن ارتباط میان کیوبیت‌ها از طریق یکی از نظریه‌های عجیب کوانتومی به نام وابستگی کوانتومی ممکن می‌شود. وابستگی کوانتومی در اصل جفت شدن خواص مکانیکی دو ذره است، ذراتی که پیش‌تر با یکدیگر در اندرکنش بوده و سپس از یکدیگر جدا شده‌اند. حتی اگر میان این ذرات فاصله زیادی نیز بیافتد، باز هم این ذرات مسیری به هم وابسته دارند. اکثر مختصصین بر این باورند وابستگی کوانتومی سرانجام منجر به انقلابی در بخش پردازش خواهد شد.
پروفسور Rainer Blatt همکار و یکی دیگر از اعضای نویسندگی این پروژه گفت: “بیست سال پیش وابسته‌سازی دو ذره کار بسیار دشواری بود. اما وقتی واقعاً برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی تلاش می‌‌کنید، کار کردن با ۵، ۱۰ یا حتی ۱۵ کیوبیت کافی نیست و ما باید تعداد بسیار بیشتری کیوبیت کار کنیم.
این تیم موفق به ساخت یک شبکه ۲۰ تایی از کیوبیت‌های وابسطه (کیوبیت‌هایی که امکان ارتباط با یکدیگر دارند) شده است. این تعداد هنوز برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی بسیار ناچیز است ولی، بیشترین تعدادی است که دانشمندان به آن دسترسی پیدا کرده‌اند. حتی با وجود این موضوع که دانشمندان باید مرتبط بودن تمامی این کیوبیت‌ها به یکدیگر را تأیید کنند، این پروژه همچنان گامی رو جلو و سمت ابر کامپیوترهای آینده است. تا به این تاریخ کیوبیت‌ها هنوز نتواسته‌اند از بیت‌های کلاسیک کامپیوترهای امروزی فراتر بروند اما آقای Blatt گفت چیزی که از آن با نام برتری کوانتومی یاد می‌شود، در راه است. او همچنین گفت: “کامپیوترهای کوانتومی نمی‌توانند جایگزین کامپیوترهای امروزی شوند، در عوض با یکدیگر ادغام می‌شوند.”