پیشرفت بزرگ در توسعه کامپیوترهای کوانتومی که می‌توانند چالش‌های حیاتی زمان ما را حل کنند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۱۰ فوریه ۲۰۲۳
لینک منبع: Major Breakthrough in Developing Quantum Computers That Can Solve Critical Challenges of Our Time

دانشمندان Universal of Sussex و Universal Quantum برای اولین بار ریزتراشه‌های کوانتومی را مانند یک پازل به یکدیگر متصل کرده‌اند تا کامپیوترهای کوانتومی قدرتمندی را با سرعت و دقت اتصال رکوردشکنی بسازند.

محققان دانشگاه ساسکس و یونیورسال کوانتوم برای اولین بار نشان دادند که بیت‌های کوانتومی (کیوبیت) می‌توانند مستقیماً بین ریزتراشه‌های کامپیوتر کوانتومی منتقل شوند و این را با سرعت و دقت بی‌نظیری نشان دادند. این پیشرفت یک چالش بزرگ در ساخت کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی بزرگ و قدرتمند برای مقابله با مشکلات پیچیده‌ای که برای جامعه اهمیت حیاتی دارند حل می‌کند.

امروزه کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس ۱۰۰ کیوبیتی کار می‌کنند. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که میلیون‌ها کیوبیت برای حل مشکلات مهمی که دور از دسترس قوی‌ترین ابررایانه‌های امروزی هستند، مورد نیاز است. یک مسابقه جهانی کوانتومی برای توسعه رایانه‌های کوانتومی وجود دارد که می‌تواند در بسیاری از چالش‌های اجتماعی مهم از کشف دارو گرفته تا تولید کود بهینه‌تر در مصرف انرژی و حل مشکلات مهم تقریباً در هر صنعت، از هوانوردی گرفته تا بخش مالی، کمک کند.

در مقاله تحقیقاتی که در ۸ فوریه ۲۰۲۳ در مجله Nature Communications منتشر شد، دانشمندان نشان می‌دهند که چگونه از یک تکنیک جدید و قدرتمند استفاده کرده‌اند که آن را «UQ Connect» نامیده‌اند تا از پیوندهای میدان الکتریکی برای فعال کردن کیوبیت‌ها برای حرکت از یک ماژول ریزتراشه محاسبات کوانتومی به دیگری با سرعت و دقت بی‌سابقه‌ای استفاده کنند. این به تراشه‌ها اجازه می‌دهد تا مانند یک پازل در کنار هم قرار بگیرند تا یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمندتر بسازند.

دانشگاه ساسکس و تیم یونیورسال کوانتوم در انتقال کیوبیت‌ها با نرخ موفقیت ۹۹.۹۹۹۹۳ درصد و نرخ اتصال ۲۴۲۴ بر ثانیه موفق بودند، هر دو اعداد رکوردهای جهانی و مرتبه‌های بزرگی بهتر از راه‌حل‌های قبلی هستند.

پروفسور وینفرید هنسینگر، استاد فناوری‌های کوانتومی در دانشگاه ساسکس و دانشمند ارشد و یکی از بنیان‌گذاران یونیورسال کوانتوم می‌گوید: «با رشد رایانه‌های کوانتومی، ما در نهایت توسط اندازه ریزتراشه که تعداد بیت‌های کوانتومی را محدود می‌کند، محدود می‌شویم. چنین تراشه‌ای می‌تواند در خود جای دهد. به این ترتیب، می‌دانستیم که رویکرد ماژولار برای قدرتمند کردن رایانه‌های کوانتومی به اندازه کافی برای حل مشکلات صنعت در حال تغییر، کلیدی است. با نشان دادن اینکه می‌توانیم دو تراشه محاسباتی کوانتومی را به هم وصل کنیم -کمی شبیه به یک پازل- و مهم‌تر از همه، این که خیلی خوب کار می‌کند، با اتصال صدها یا حتی هزاران ریزتراشه محاسباتی کوانتومی، پتانسیل افزایش مقیاس را باز می‌کنیم.

در حالی که ماژول‌ها را با سرعت رکورد جهانی به هم متصل می‌کردند، دانشمندان همچنین تأیید کردند که ماهیت کوانتومی «عجیب» کیوبیت در طول انتقال دست نخورده باقی می‌ماند، برای مثال، کیوبیت می‌تواند همزمان ۰ و ۱ باشد.

دکتر سباستین ویدت، مدیرعامل و یکی از بنیان‌گذاران یونیورسال کوانتوم و مدرس ارشد فناوری‌های کوانتومی در دانشگاه ساسکس، گفت: تمرکز بی‌وقفه ما بر ارائه ابزاری به مردم است که آن‌ها را قادر می‌سازد تا حوزه کاری خود را متحول کنند. تیم‌های یونیورسال کوانتوم و دانشگاه ساسکس در اینجا کاری واقعاً باورنکردنی انجام داده‌اند که به تحقق دیدگاه ما کمک می‌کند. این نتایج هیجان‌انگیز پتانسیل قابل توجه رایانه‌های کوانتومی یونیورسال کوانتوم را برای قدرتمند شدن کافی برای باز کردن بسیاری از برنامه‌های تغییردهنده زندگی محاسبات کوانتومی نشان می‌دهد.

یونیورسال کوانتوم به تازگی ۶۷ میلیون یورو از مرکز هوافضای آلمان (DLR) برای ساخت دو کامپیوتر کوانتومی دریافت کرده است که در آن، آن‌ها این فناوری را به‌عنوان بخشی از قرارداد مستقر خواهند کرد. همچنین اخیراً دانشگاه ساسکس به‌عنوان یکی از برندگان جایزه موسسه فیزیک در سال ۲۰۲۲ در دسته راه‌اندازی کسب‌وکار معرفی شد.

ویدت افزود: «قرارداد DLR احتمالاً یکی از بزرگ‌ترین قراردادهای محاسبات کوانتومی دولتی بود که تاکنون به یک شرکت منعقد شده است. این اعتبار بزرگی از فناوری ما است. یونیورسال کوانتوم اکنون سخت کار می‌کند تا این فناوری را در ماشین‌های تجاری آینده ما به کار گیرد.

دکتر مریم اختر هر بار به‌عنوان محقق در دانشگاه ساسکس و مشاور کوانتومی در یونیورسال کوانتوم، این تحقیق را رهبری می‌کرد. او گفت: «تیم انتقال یون سریع و منسجم را با استفاده از پیوندهای ماده کوانتومی نشان داده است. این آزمایش معماری منحصر به فردی را که Universal Quantum توسعه داده است تأیید می‌کند -یک مسیر هیجان‌انگیز به سمت محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ ارائه می‌دهد.

پروفسور ساشا روزنیل، معاون رئیس دانشگاه ساسکس، گفت: «این فوق‌العاده است که می‌بینیم کار الهام گرفته شده از دانشگاه ساسکس و فیزیک‌دانان کوانتوم جهانی منجر به این پیشرفت خارق‌العاده شده‌است و ما را یک گام مهم به یک کامپیوتر کوانتومی نزدیک‌تر می‌کند. که استفاده اجتماعی واقعی خواهد داشت. این رایانه‌ها برنامه‌های بی‌حد و حصری دارند -از بهبود توسعه داروها، ایجاد مواد جدید تا شاید حتی باز کردن راه‌حل‌هایی برای بحران آب‌وهوا. دانشگاه ساسکس در حال سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در محاسبات کوانتومی است تا از جاه‌طلبی جسورانه ما برای میزبانی از قدرتمندترین رایانه‌های کوانتومی جهان و ایجاد تغییراتی که پتانسیل تأثیرگذاری مثبت بر بسیاری از مردم در سراسر جهان را داشته باشد، حمایت کند و با تیم‌هایی که طیف تحقیقات فناوری و محاسبات کوانتومی را در برمی‌گیرند، دانشگاه ساسکس هم وسعت و هم عمق تخصص در این زمینه دارد. ما همچنان در حال رشد تحقیقات و تدریس خود در این زمینه، با برنامه‌هایی برای برنامه‌های آموزشی و قرار ملاقات‌های جدید، هستیم.»

پروفسور کیت جونز، استاد موقت و معاون پژوهشی و سازمانی دانشگاه ساسکس، در مورد این توسعه گفت: «این یک یافته بسیار هیجان‌انگیز از فیزیک‌دانان دانشگاه ساسکس و یونیورسال کوانتوم است. این ارزش و پویایی شرکت اسپین‌آوت دانشگاه ساسکس را ثابت می‌کند که کارش بر پایه تحقیقات آکادمیک دقیق و پیشرو در جهان استوار است. رایانه‌های کوانتومی در کمک به حل برخی از مبرم‌ترین مسائل جهانی نقش اساسی خواهند داشت. خوشحالیم که دانشگاهیان ساسکس در حال ارائه تحقیقاتی هستند که امید به تحقق پتانسیل مثبت فناوری کوانتومی نسل بعدی در زمینه‌های حیاتی مانند پایداری، توسعه دارو و امنیت سایبری را فراهم می‌کند.

این متن با استفاده از ربات ‌‌ترجمه مقالات فیزیک ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.