رونمایی از کوچکترین کامپیوتر کوانتومی جهان
تعمیر تلفن: کوچکترین کامپیوتر کوانتومی جهان که تنها با یک فوتون کار می کند، رونمایی گردید.
به گزارش تعمیر تلفن به نقل از ایسنا، محققان تایوانی ادعا می کنند که کوچکترین کامپیوتر کوانتومی تک فوتونی جهان را ساخته اند.
گروهی از دانشگاه ملی چینهوا(Tsing Hua) در یک کنفرانس مطبوعاتی اعلام نمودند که کوچکترین کامپیوتر کوانتومی جهان را که به اندازه یک جعبه کفش است، ساخته اند.
این گروه توانست بر موانع مهمی در توسعه محاسبات کوانتومی مانند احتیاج به شرایط دمای پایین و تقاضای انرژی بالا غلبه کند.
یک فوتون منفرد با ابعاد بالا، ذره ای بنیادی است که در برهمکنش های الکترومغناطیسی دخیل است و دارای یک بسته موج است که حاوی «۳۲ بُعد» اطلاعاتی است که می تواند توسط این کامپیوتر کوانتومی فوق العاده کوچک رمزگذاری شود.
یک نوآوری فشرده
از دست دادن اطلاعات و خطاهای محاسباتی ناشی از ارتعاشات یا میدان های مغناطیسی از مشکلات رایج در محاسبات کوانتومی هستند.
با این وجود، فوتون ها به علت گستره انتقال گسترده و کاهش حساسیت به تداخل، مزیت عمده ای در توسعه کامپیوتر های کوانتومی تجاری دارند.
برخلاف کامپیوتر های معمولی که از بردهای مداری برای انجام محاسبات استفاده می نمایند، محاسبات کوانتومی از فوتونیک برای انتقال داده و از فیزیک کوانتومی برای پردازش آن استفاده می نمایند.
یک بیت که فقط می تواند ۰ یا ۱ را نشان دهد، کوچکترین واحد اطلاعات در یک کامپیوتر معمولی است. از طرفی، برهم نهی کوانتومی به بیت کوانتومی یا کیوبیت اجازه می دهد تا همزمان به شکل ۰ و ۱ وجود داشته باشد.
کامپیوتر های کوانتومی به علت این خصوصیت می توانند عملیات های پیچیده همچون جستجوی داده های بزرگ را تا ۱۰۰ میلیون بار سریع تر از کامپیوتر های سنتی انجام دهند.
در سال ۲۰۲۱ در گامی مؤثر به سمت فناوری کوانتومی قابل دسترسی و مقیاس پذیر، محققان دانشگاه اینسبروک(Innsbruck) یک پردازنده کوانتومی فشرده را توسعه دادند که در دو ردیف سرور استاندارد قرار داشت که هر کدام ۱.۷ متر مکعب اندازه داشتند.
این دستگاه با عملکرد مدلهای آزمایشگاهی بزرگتر مطابقت دارد و می تواند تا ۵۰ کیوبیت را پشتیبانی کند که توسط افراد غیر متخصص نیز قابل اجراست.
این دستگاه از کیوبیت های نوری مبتنی بر یون کلسیم استفاده می نماید که در آن درهم تنیدگی توسط پالس های لیزری ایجاد می شود که حالت یون ها را تغییر می دهد.
تله های میدان الکتریکی ماکروسکوپی که تا ۵۰ یون را تنظیم می کنند، پردازنده را به کار می گیرند. معماری ماژولار آن شامل قطعاتی برای ارتباط از راه دور، به دام انداختن یون و کنترل لیزری است که همگی در جعبه های آلومینیومی داخل قفسه ها نگهداری می شوند.
محاسبات مبتنی بر فوتون
فوتونیک با عنایت به دوام و مقیاس پذیری بعنوان یک پلت فرم برای استقرار فناوری های کوانتومی، نویدبخش نشان داده است.
در این مطالعه جدید، محققان الگوریتم شور(Shor) را با استفاده از یک فوتون با رمزگذاری و دستکاری ۳۲ حالت زمان بندی در بسته موج آن با موفقیت پیاده سازی کردند. این موفقیت قابلیت های قوی پردازش اطلاعات یک فوتون منفرد را در ابعاد بالا برجسته می کند.
به قول این تیم، با تعدیل کننده های الکترواپتیک تجاری موجود که قادر به عرضه پهنای باند ۴۰ گیگاهرتزی هستند، میتوان بیشتر از ۵۰۰۰ حالت زمان بندی را روی فوتون های منفرد طولانی رمزگذاری کرد.
در حالیکه مدیریت حالت های با ابعاد بالا می تواند چالش برانگیزتر از کار با کیوبیت ها باشد، این کار نشان داده است که میتوان این حالت ها را با استفاده از یک حلقه فیبر قابل برنامه ریزی فشرده آماده و به صورت مؤثر دستکاری کرد.
علاوه بر این، دروازه های کوانتومی با ابعاد بالا می توانند با استفاده از فوتون های مختلف برای مقیاس پذیری، میزان دستکاری را بالا برند.
مطالعات نشان می دهد که حالت های با ابعاد بالا در مقابل نویز در کانال های کوانتومی مقاوم تر هستند و حالت های کدگذاری شده با زمان، فوتون های منفرد طولانی را برای محاسبات کوانتومی با ابعاد بالا در آینده امیدوارکننده می کنند.
فوتون ها همینطور مزایای قابل توجهی را برای کاربردهای تجاری با امکان انتقال اطلاعات از راه دور با تداخل اندک فراهم می کنند.
این تیم در یک کنفرانس مطبوعاتی تاکید کرد که این ابزار کوانتومی کوچک مبتنی بر فوتون، برخلاف خیلی از کامپیوتر های کوانتومی در لابراتوار های تحقیقاتی پیشرو بدون احتیاج به سیستم های خنک کننده عظیم عمل می کند.
به قول آنان، این کشف نشان دهنده یک پیشرفت بزرگ در حوزه فناوری های کوانتومی است.
کاربردهای بالقوه محاسبات کوانتومی فوتونیک در برخی از حوزه های آینده مانند امنیت داده ها، هوش مصنوعی و تحقیقات پزشکی ذکر شده است.
این تیم ادعا می کند که با استفاده از خواص منحصر به فرد فوتون ها، این شکل از محاسبات کوانتومی می تواند راهکارهای سریع تر و کارآمدتری برای مسائل پیچیده عرضه نماید و آنرا بعنوان ابزاری قدرتمند در پیشبرد زمینه های مختلف علم و فناوری قرار دهد.
جزئیات تحقیقات این تیم در مجله Physical Review Applied انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب