تراشه کوانتومی جدید IBM تحقیقات علمی را متحول می‌کند؛ 50 برابر سریع‌تر از نسل قبلی

شرکت IBM که در سال‌های اخیر در زمینه کامپیوتر‌های کوانتومی فعالیت‌های گسترده‌ای داشته است، اخیراً از جدیدترین تراشه کوانتومی خود رونمایی کرده. طبق گفته دانشمندان این کامپیوتر به‌ اندازه‌ای قدرتمند است که در تحقیقات علمی در سطوح بالا استفاده می‌شود. موفقیت این دستگاه نتیجه بهبودهای چشمگیر در سخت‌افزار و نرم‌افزار سیستم‌های کوانتومی این شرکت است.

ساختار کامپیوتر کوانتومی IBM

سیستم‌های کوانتومی جدید شرکت IBM دارای ۲ بخش اصلی است؛ واحد پردازش کوانتومی (QPU) جدید با توان پردازشی ۱۵۶ کیوبیت که با نام R2 IBM Heron شناخته می‌شود و واحدی نرم‌افزاری با نام Qiskit که شامل ابزارها و الگوریتم‌هایی برای بهبود عملکرد پردازشی کامپیوترهای کوانتومی می‌شود.

نتیجه این ترکیب سیستمی است که طبق داده‌های بنچمارک‌ها تا پنجاه‌برابر سریع‌تر از نسل قبلی عمل‌ می‌کند؛ برای مثال در آزمایش کاربرد کوانتومی که سال ۲۰۲۳ در ژورنال Nature منتشر شد، قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی IBM در آن زمان برای اجرای وظایفش به ۱۲۲ ساعت نیاز داشت، در‌حالی‌که سیستم جدید با تراشه R2 Heron همان کار را فقط در ۲ ساعت و ۲۰ دقیقه انجام می‌دهد.

نسل‌ بعدی تراشه کوانتومی

واحد پردازش کوانتومی R2 Heron با ۱۵۶ کیوبیت توان پردازشی در ساختاری شش‌ضلعی سازمان‌دهی شده است. این ساختار که برای همه پردازنده‌های کوانتومی IBM استفاده می‌شود، امکان پیاده‌سازی مدارهای کوانتومی با حداکثر ۵ هزار گیت دوکیوبیتی را فراهم می‌کند. این عدد تقریباً دوبرابر ظرفیت ۲ هزار و ۸۸۰ گیت دوکیوبیتی در آزمایش سال ۲۰۲۳ با تراشه ۱۲۷ کیوبیتی است. گیت‌های دوکیوبیتی نقش کلیدی در آزادکردن قدرت‌نمایی کامپیوترهای کوانتومی دارند. این گیت‌ها از قوانین مکانیک کوانتوم برای ایجاد درهم‌تنیدگی بین کیوبیت‌ها استفاده و محاسبات پیچیده‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند.

پیشرفت‌های IBM در حوزه سخت‌افزار و نرم‌افزار نشان می‌دهد کامپیوترهای کوانتومی به‌سرعت به کاربردهای عملی نزدیک‌ می‌شوند. این فناوری می‌تواند تحولی بزرگ در علم و فناوری ایجاد کند و مشکلات پیچیده‌ای را که تاکنون حل آنها ممکن نبوده، حل کند.