معماری جدید برای ساخت رایانه‌های کوانتومی

محققان اتریشی معماری جدیدی برای ساخت رایانه‌های کوانتومی ارائه کردند که نسبت به بروز خطا مقاوم است.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، رایانه‌های کوانتومی اصلی‌ترین هدف در فناوری کوانتومی است. این رایانه‌ها نسبت به همتایان کلاسیک خود، مصرف انرژی کمتر و سرعت بالاتری دارند. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی وین با همکاری محققان ژاپنی مؤسسه ملی اطلاعات طراحی جدیدی برای محاسبات کوانتومی ارائه کردند که در آن از نقص‌های میکروسکوپی در الماس استفاده شده‌است.

رایانه‌های کوانتومی می‌توانند پیچیده‌ترین محاسبات را با استفاده از میلیاردها سیستم کوانتومی حل کنند؛ البته هنوز چنین ابزاری به‌صورت عملی ساخته نشده‌ است. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با استفاده از این طراحی جدید می‌توان معماری محاسبات کوانتومی را به‌گونه‌ای کوچک‌سازی کرد که بتوان آن را روی یک تراشه پیاده‌سازی کرد و به تولید انبوه رساند. این گروه تحقیقاتی در حال بررسی طراحی جدید خود در دانشگاه صنعتی وین هستند.

در چند دهه گذشته، دانشمندان تلاش کرده‌اند تا از سیستم‌های کوانتومی برای محاسبات منطقی استفاده کنند. در رایانه‌های کلاسیک، یک بیت می‌تواند صفر یا یک باشد اما در فیزیک کوانتومی، وجود ابرحالت‌ها می‌تواند شرایط را برای حالت‌های مختلف فراهم کند.

این حالت‌ها می‌تواند در سیستم‌های کوانتومی مختلف نظیر یون‌ها یا دام‌های الکترومغناطیس پیاده‌سازی شود. معماری که این گروه تحقیقاتی ارائه کردند به این صورت است که اتم‌های نیتروژن دو حالت اسپینی مختلف را در الماس به وجود می‌آورد. هر نقص نیتروژن در یک نوسانگر نوری به دام می‌افتد. از طریق الیاف شیشه‌، فوتون‌ها در سیستم کوانتومی شامل نوسانگر، الماس و اتم‌های نیتروژن جفت می‌شوند. در این سیستم، بدون این که خواص کوانتومی اسپین الماس دستخوش تغییر شود، می‌توان حالت‌های کوانتومی سیستم را دستکاری کرد.

در هر سیستم، یک بیت کوانتومی وجود داشته که صفر، یک یا ترکیبی از این دو خواهد بود. چنین بیت کوانتومی بسیار ناپایدار است. برای ساخت یک رایانه کوانتومی مطمئن باید از یک فرآیند اصلاح خطا استفاده کرد. درصورت استفاده از این فرآیند اصلاح دیگر نمی‌توان اطلاعات کوانتومی منفرد را ذخیره‌سازی کرد؛ بنابراین باید از یک معماری بسیار پیچیده استفاده کرد.

این گروه ایده ارائه سیستمی حاوی الماس، نیتروژن و نوسانگر را مطرح کردند، سیستمی که در برابر ایجاد خطا مقاوم است. محاسبات آن‌ها نشان می‌دهد که وجود 4.5 میلیارد از این سیستم می‌تواند برای ساخت الگوریتم " Shor 2048" کافی باشد.

انتهای پیام