موارد مهم
- دستگاه های مکانیکی ساده الهام بخش پیشرفت اخیر در محاسبات کوانتومی شدند.
- محققان استنفورد با استفاده از دستگاه های صوتی که حرکت را مهار می کنند، یک تکنیک محاسباتی اختراع کردند.
- محاسبات کوانتومی در سالهای اخیر پیشرفت قابل توجهی داشته است، به ویژه با نشان دادن برتری به اصطلاح کوانتومی.
Agnetta Cleland
کامپیوترهای کوانتومی عملی ممکن است به لطف تحقیقات جدید الهام گرفته از دستگاه‌های مکانیکی ساده یک گام به واقعیت نزدیک‌تر شوند.
محققان دانشگاه استنفورد ادعا می کنند که یک دستگاه آزمایشی حیاتی برای فناوری های آینده مبتنی بر فیزیک کوانتومی توسعه داده اند. این تکنیک شامل ابزارهای صوتی است که حرکت را مهار می کند، مانند نوسانگر که حرکت را در تلفن ها اندازه گیری می کند. این بخشی از یک تلاش رو به رشد برای مهار قدرت های عجیب مکانیک کوانتومی برای محاسبات است.
یووال بوگر، مدیر ارشد بازاریابی شرکت محاسبات کوانتومی Classiq به Lifewire گفت: «در حالی که امروزه بسیاری از شرکت‌ها در حال آزمایش محاسبات کوانتومی هستند، برنامه‌های کاربردی فراتر از پروژه‌های «اثبات مفهوم» احتمالاً 2 تا 3 سال دیگر باقی مانده است. یک مصاحبه ایمیلی «در طول این سال‌ها، رایانه‌های بزرگ‌تر و توانمندتر معرفی خواهند شد و پلتفرم‌های نرم‌افزاری که امکان استفاده از این ماشین‌های آینده را فراهم می‌کند، به کار گرفته خواهند شد."
نقش سیستم های مکانیکی در محاسبات کوانتومی
محققان استنفورد در تلاشند تا مزایای سیستم های مکانیکی را به مقیاس کوانتومی کاهش دهند. بر اساس مطالعه اخیر آنها که در مجله Nature منتشر شده است، آنها با پیوستن به نوسانگرهای کوچک با مداری که می تواند انرژی را در یک کیوبیت یا "بیت" کوانتومی اطلاعات ذخیره و پردازش کند، به این هدف دست یافتند. کیوبیت ها اثرات مکانیکی کوانتومی تولید می کنند که می تواند کامپیوترهای پیشرفته را نیرو دهد.
روشی که واقعیت در سطح مکانیک کوانتومی کار می کند با تجربه ماکروسکوپی ما از جهان بسیار متفاوت است.
"امیر صفوی نائینی، نویسنده ارشد مقاله، در این باره گفت: "با این دستگاه، ما گام بعدی مهمی را در تلاش برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی و سایر دستگاه های کوانتومی مفید بر اساس سیستم های مکانیکی نشان داده ایم." انتشار خبر "ما در اصل به دنبال ساختن سیستم های مکانیکی کوانتومی مکانیکی هستیم."
ساخت دستگاه های مکانیکی کوچک کار زیادی را به خود اختصاص داد. این تیم مجبور شد اجزای سخت افزاری را با وضوح نانومتری بسازد و آنها را روی دو تراشه کامپیوتری سیلیکونی قرار دهد. سپس محققان نوعی ساندویچ ساختند که دو تراشه را به هم چسباند، بنابراین عناصر روی تراشه پایینی با عناصر نیمه بالایی روبرو شدند.
تراشه پایینی دارای یک مدار ابررسانای آلومینیومی است که کیوبیت دستگاه را تشکیل می دهد. ارسال پالس های مایکروویو به این مدار فوتون ها (ذرات نور) تولید می کند که یک کیوبیت اطلاعات را در دستگاه رمزگذاری می کنند.
برخلاف دستگاه‌های الکتریکی معمولی که بیت‌ها را به‌عنوان ولتاژهایی که ۰ یا ۱ را نشان می‌دهند ذخیره می‌کنند، کیوبیت‌ها در دستگاه‌های مکانیکی کوانتومی می‌توانند ترکیب‌هایی از ۰ و ۱ را همزمان نشان دهند. پدیده ای به نام برهم نهی به یک سیستم کوانتومی اجازه می دهد تا در چندین حالت کوانتومی به طور همزمان خارج شود تا زمانی که سیستم اندازه گیری شود.
صفوی نائینی گفت: «روش کار واقعیت در سطح مکانیک کوانتومی با تجربه ماکروسکوپی ما از جهان بسیار متفاوت است.»
Agnetta Cleland
پیشرفت در محاسبات کوانتومی
فناوری کوانتومی به سرعت در حال پیشرفت است، اما قبل از آماده شدن برای کاربردهای عملی، موانعی وجود دارد که باید برطرف شود، ایتامار سیوان، مدیرعامل ماشین‌های کوانتومی، در مصاحبه ایمیلی با Lifewire گفت.
"محاسبات کوانتومی احتمالاً چالش برانگیزترین مهتابی است که ما به عنوان یک جامعه در حال حاضر با آن درگیر هستیم." "برای عملی شدن آن، به پیشرفت و پیشرفت قابل توجهی در لایه های مختلف پشته محاسبات کوانتومی نیاز دارد."
در حال حاضر، کامپیوترهای کوانتومی توسط نویز تسخیر شده اند، به این معنی که با گذشت زمان، کیوبیت ها آنقدر نویز می شوند که ما هیچ راهی برای درک داده های موجود در آنها نداریم و آنها بی فایده می شوند، زاک روماسکو، مهندس با شرکت یونیورسال کوانتوم در یک ایمیل گفت.
«در عمل، این بدان معناست که الگوریتم‌های رایانه‌های کوانتومی تنها به مقدار کمی از زمان یا تعداد عملیات قبل از شکست محدود می‌شوند. "مشخص نیست که آیا این رژیم پر سر و صدا می تواند نتایج عملی ایجاد کند، اگرچه چندین محقق معتقدند شبیه سازی مواد شیمیایی اساسی در دسترس است."
محاسبات کوانتومی در سالهای اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است، به ویژه با نشان دادن به اصطلاح «برتری کوانتومی» که در آن یک رایانه کوانتومی عملیاتی را انجام داد که نویسندگان ادعا کردند یک ماشین معمولی حدود 10000 دستگاه می‌برد. سال برای تکمیل روماسکو گفت: «معامله‌ای در مورد اینکه آیا یک رایانه معمولی اینقدر طول می‌کشید وجود دارد، اما هنوز هم یک نمایش قابل توجه است.»
هنگامی که موانع فنی حل شوند، سیوان پیش بینی می کند که ظرف چند سال، محاسبات کوانتومی تأثیر قابل توجهی بر همه چیز از رمزنگاری گرفته تا کشف واکسن خواهد داشت.او گفت: «تصور کنید اگر رایانه‌های کوانتومی می‌توانستند در کسری از زمان به کشف واکسن کمک کنند، همه‌گیری کووید-19 چقدر متفاوت بود.»
