کمپانی Honeywell جزئیات مربوط به چگونگی کارکرد کامپیوتر کوانتومی خود را منتشر کرد.

منتشر‌شده در singularityhub به تاریخ ۱۹ آوریل 2021
لینک منبع Honeywell Just Released Details About How Its Quantum Computer Works

غول مهندسی Honeywell سال گذشته وارد رقابت محاسبات کوانتومی شد. در حال حاضر این شرکت اولین جزئیات واقعی در مورد نحوه عملکرد دستگاه خود را در یک مجله بررسی دقیق ارائه کرده است. برخلاف رقبای اصلی آن یعنی گوگل و IBM که به کیوبیت‌های ابررسانا متکی هستند، Honeywell از یون‌های به‌دام‌افتاده برای تغذیه دستگاه خود استفاده می‌کند. این تکنولوژی یک شجره‌نامه طولانی دارد-بسیاری از اولین آزمایش‌ها محاسبات کوانتومی بر این رویکرد متکی بودند - اما مشکلات در مقیاس‌گذاری دستگاه‌ها فراتر از چند کیوبیت آن را تحت‌الشعاع قرار دادند.

این تکنیک متکی بر رمزگذاری اطلاعات در حالت‌های کوانتومی ذرات باردار به نام یون‌ها است که در خلا و با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی به حالت تعلیق در‌می‌آیند. این کیوبیت‌ها نسبت به بستگان ابر رسانای خود مزایای زیادی دارند: آن‌ها حالت‌های کوانتومی خود را بسیار طولانی‌تر حفظ می‌کنند، مستعد خطای کمتری هستند، و به راحتی می‌توانند با بسیاری از کیوبیت‌ها به جای نزدیک‌ترین همسایه‌ها تعامل داشته باشند.

اما تنها تعداد زیادی یون وجود دارد که می‌توان آن‌ها را به یک تله محدود کرد، که حد بالایی بر این می‌گذارد که وسایل معمولی چقدر می‌توانند بزرگ باشند. و در‌حالی‌که آن‌ها می‌توانند با تعداد زیادی کیوبیت ارتباط برقرار کنند، به طور قابل‌توجهی کندتر از دستگاه‌های ابررسانا عمل می‌کنند.

ممکن است علاقمند به مطالعه مقاله راه‌اندازی اولین گواهی‌نامه توسعه‌دهنده برای محاسبات کوانتومی توسط IBM باشید.

مارس گذشته، Honeywell با ادعای حل این مشکلات و ایجاد قوی‌ترین کامپیوتر کوانتومی تا به امروز، وارد صحنه محاسبات کوانتومی شد. حالا آن‌ها بالاخره در مورد این که دقیقا چگونگی انجام این کار در یک مقاله منتشر‌شده در Nature ، سرپوش را برداشتند. ماشین این شرکت بر اساس طرحی ساخته شده است که اولین بار در سال ۲۰۰۲ پیشنهاد شد، که بسیاری از محدودیت‌های تکنولوژی را با رفت و آمد یون‌ها در اطراف حل می‌کند. دستگاه گزارش‌شده در Nature دارای شش کیوبیت ساخته‌شده از اتم ایتربیوم-۱۷۱ است که در یک خط قرار گرفته‌اند.

با این حال، برخلاف کامپیوترهای معمولی یون به‌دام‌افتاده، آن‌ها با استفاده از یک میدان الکتریکی ایستا در جای خود نگه‌داشته نمی‌شوند. ۱۹۸ الکترود دستگاه را می‌توان به طور مستقل کنترل کرد تا میدان را به صورت پویا تغییر دهد، که به کیوبیت‌ها اجازه می‌دهد تا برای تعامل با یکدیگر بالا و پایین بروند. این امر تعامل همه کیوبیت‌ها را ممکن می‌سازد، که پیامدهای عمده‌ای برای پیچیدگی الگوریتم‌هایی که ماشین می‌تواند اجرا کند، دارد. اهمیت این نوع اتصال برای اولین بار توسط رقیب Honeywell، IBM مطرح شد، زمانی که معیاری به نام حجم کوانتومی را برای کمک به پیگیری پیشرفت در این زمینه معرفی کرد.

اضافه کردن کیوبیت‌ها به دستگاه تنها در صورتی مفید است که مستعد خطا نباشند و در واقع بتوانند کار مفیدی انجام دهند. بنابراین محققان IBM پیشنهاد کردند که آزمون واقعی یک کامپیوتر کوانتومی اندازه پیچیده‌ترین مداری است که یک دستگاه می‌تواند به یک استاندارد قابلیت اطمینان خاص پیاده‌سازی کند.

متریک حاصل، حجم کوانتومی نامیده می‌شود، و سال گذشته IBM به حجم ۶۴ در پردازنده ۲۷ کیوبیت خود دست یافت. اما Honeywell در این مقاله نشان می‌دهد که می‌تواند با استفاده از تنها شش کیوبیت به لطف اتصال بسیار بیشتر دستگاه، و همچنین نرخ خطای پایین آن، این شکل را تطبیق دهد.

از آنجایی که این تحقیق انجام شده است، شرکت تعداد کیوبیت‌ها را در دستگاه خود به ۱۰ رسانده است، که می‌گوید اکنون می‌تواند به حجم کوانتومی ۵۱۲ دست یابد، اگرچه نتایج هنوز باید بررسی دقیق شوند. این شرکت همچنین مشخص کرد که چگونه در نظر دارد مجموعه خود را به تعداد بیشتری کیوبیت افزایش دهد.

سیستم خطی فعلی آن ظرفیت تا ۴۰ کیوبیت را دارد، اما شرکت در حال حاضر در حال تست یک دستگاه جانشین است که بیشتر شبیه به یک مسیر مسابقه است و می‌تواند به طور قابل‌توجهی بیشتر دوام بیاورد. مرحله بعدی ایجاد یک پردازنده با شبکه‌ای از تله‌ها و سپس ادغام بسیاری از این شبکه‌ها با یکدیگر خواهد بود. اما همانطور که جان تیمر در Ars Technica اشاره می‌کند، Honeywell تنها شرکتی نیست که با کامپیوترهای یون‌های گرفتار شده گام‌های بلندی بر می‌دارد. استارتآپ IonQ یک پردازنده ساخته است که از آرایه‌هایی از پرتوهای لیزر برای اتصال یون‌ها به یکدیگر به جای جابجا کردن آن‌ها استفاده می‌کند. نمونه اولیه ۱۱ کیوبیت قبلی آن به حجم کوانتومی ۳۲ دست یافت.

حالا شرکت می‌گوید که تعداد کیوبیت ها را به ۳۲افزایش داده در‌حالی‌که به طور همزمان خطای سیستم را کاهش می‌دهد. در‌حالی‌که نتایج آن هنوز به طور مستقل تایید نشده است، IonQ ادعا می‌کند که این می‌تواند یک حجم کوانتومی به اندازه ۴ میلیون به آن بدهد. این که کدام رویکرد در نهایت بیش‌ترین تاثیر را در پایان به اثبات خواهد رساند، همچنان نامعلوم باقی می‌ماند، و هنوز هم راه درازی تا این که هر یک از این دستگاه‌ها بتوانند از قوی‌ترین کامپیوترهای کلاسیک پیشی بگیرند، وجود دارد. اما چیزی که مسلم است این است که فن‌آوری یون به‌دام‌افتاده در حال حاضر یک رقیب جدی در رقابت کوانتومی است.

این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله تکنولوژی 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.