دستاورد محققان هاروارد: ساخت کامپیوتر کوانتومی با ۳۰۰۰ کیوبیت که ۲ ساعت پیوسته کار می‌کند

دانشمندان دانشگاه هاروارد از یک کامپیوتر کوانتومی با بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت رونمایی کرده‌اند که برای اولین بار قادر است به صورت مداوم و بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد برای ساعت‌ها کار کند. این دستاورد یکی از بزرگ‌ترین موانع بر سر راه ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی را از میان برمی‌دارد.

قدرت کامپیوترهای کوانتومی فوق‌العاده بالاست؛ یک سیستم ۳۰۰ کیوبیتی می‌تواند اطلاعاتی بیشتر از تعداد کل ذرات موجود در جهان شناخته‌شده را به‌طور همزمان ذخیره کند. اما ساخت سیستم‌های بزرگ مسائل فنی بزرگی نیز دارد. یکی از اصلی‌ترین مشکلات، پدیده‌ «از دست رفتن اتم» (atom loss) است؛ بدین معنا که کیوبیت‌ها (اتم‌های منفرد) از سیستم فرار می‌کنند و اطلاعات رمزگذاری‌شده خود را از دست می‌دهند. این نقص باعث می‌شود که آزمایش‌ها بسیار کوتاه باشد و محققان مجبورند دائماً سیستم را متوقف و اتم‌ها را از نو بارگذاری کنند.

براساس گزارش Phys، اکنون محققان هاروارد با ساخت سیستمی که می‌تواند برای بیش از دو ساعت به‌طور مداوم کار کند، این مشکل را برطرف کرده‌اند. چند روز پیش نیز محققان دیگری از Caltech یک سیستم ۶۱۰۰ کیوبیتی ساختند که فقط می‌توانست برای کمتر از ۱۳ ثانیه کار کند. با این مقایسه می‌توانید بهتر متوجه شوید چرا پیشرفت محققان هاروارد اینقدر اهمیت دارد.

کامپیوتر ۳۰۰۰ کیوبیتی دانشگاه هاروارد

براساس مقاله منتشرشده در نیچر، محققان با استفاده از «نوار نقاله‌های توری نوری» (امواج لیزری که اتم‌ها را حمل می‌کنند) و «موچین‌های نوری» (پرتوهای لیزری که اتم‌های منفرد را گرفته و مرتب می‌کنند)، سیستمی ابداع کرده‌اند که می‌تواند به طور مداوم و با سرعت بسیار بالا، کیوبیت‌های (اتم‌های) جدید را جایگزین موارد از دست رفته کند، بدون آنکه اطلاعات کوانتومی موجود در سیستم از بین برود. این سیستم می‌تواند در هر ثانیه تا 300 هزار اتم را مجدداً بارگذاری کند.

این محققان در دو مقاله مهم دیگر که در ژورنال Nature منتشر شده، از پیشرفت‌های دیگری نیز پرده برداشتند. آ‌نها یک معماری جدید توسعه داده‌اند که در آن اتصالات پردازنده کوانتومی می‌تواند در حین انجام محاسبات تغییر کند. این ویژگی به سیستم امکان می‌دهد تا خود را با مسئله مورد نظر تطبیق دهد، چیزی که محققان آن را به یک «ارگانیسم زنده» تشبیه می‌کند. علاوه‌براین، آنها روش‌های جدیدی را برای اصلاح خطای کوانتومی ابداع کرده‌اند که یکی دیگر از مسائل بزرگ در این حوزه است.