چالش اصلی در مسیر رایانه‌های کوانتومی
رایانه‌های کلاسیک اطلاعات را به‌صورت بیت‌های ۰ و ۱ پردازش می‌کنند؛ اما رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که می‌توانند در حالت‌های ترکیبی ۰ و ۱ همزمان وجود داشته باشند. کیوبیت‌های اسپین سیلیکونی به دلیل سازگاری با صنعت نیمه‌هادی فعلی، یکی از گزینه‌های اصلی برای تولید پردازنده‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ هستند. با این حال، وقتی چند کیوبیت به‌طور همزمان کنترل می‌شوند، دقت عملیات افت می‌کند و همین موضوع به یک مانع جدی تبدیل شده بود.
راه‌حل دانشمندان RIKEN برای کنترل همزمان
در مطالعه‌ای که در نشریه Nature Physics منتشر شد، تیم RIKEN آرایه‌ای از پنج کیوبیت را به یک خط کنترل مایکروویو مشترک متصل کرد. آن‌ها با شناسایی یکی از دلایل اصلی خطا در عملیات همزمان، تکنیکی را برای کاهش این خطا توسعه دادند و توانستند دقت حدود ۹۹.۹ درصد را حفظ کنند؛ حتی زمانی که هر پنج کیوبیت همزمان در حال کار بودند.
لئون کامنزیند، پژوهشگر ارشد RIKEN و یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، می‌گوید: «این نتایج نشان می‌دهد که کنترل با وفاداری بالا حتی در هنگام کار همزمان چند کیوبیت نیز ممکن است و گامی مهم برای مقیاس‌پذیری پردازنده‌های کوانتومی سیلیکونی محسوب می‌شود.»
دستاوردهای کلیدی این پژوهش
- کنترل همزمان پنج کیوبیت سیلیکونی
- حفظ دقت ۹۹.۹ درصدی در عملیات همزمان
- استفاده از خط مایکروویو مشترک برای کاهش پیچیدگی سخت‌افزار
- شناسایی منبع اصلی خطا و ارائه راهکار کاهش آن
- سازگاری روش با فناوری ساخت تراشه‌های امروزی
نقش این پژوهش در آینده هوش مصنوعی
پردازنده‌های کوانتومی بزرگ‌تر می‌توانند الگوریتم‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی را به‌طرز چشمگیری سریع‌تر کنند. هرچه کنترل کیوبیت‌ها دقیق‌تر و همزمان‌تر شود، امکان ساخت سیستم‌هایی با هزاران کیوبیت فراهم می‌شود. به همین دلیل، این دستاورد نه‌تنها برای فیزیک کوانتومی، بلکه برای آینده محاسبات و هوش مصنوعی نیز اهمیت دارد.
پرسش‌های پرتکرار
چرا کنترل همزمان کیوبیت‌های سیلیکونی سخت است؟
زیرا وقتی چند کیوبیت با هم کار می‌کنند، تداخل و عوامل خطازا افزایش می‌یابد و دقت عملیات کاهش پیدا می‌کند. پژوهشگران RIKEN با شناسایی عامل اصلی این خطا، تکنیکی برای کاهش آن و حفظ دقت ۹۹.۹ درصدی ارائه کردند.
دقت ۹۹.۹ درصد در کنترل همزمان کیوبیت چه اهمیتی دارد؟
این دقت نشان می‌دهد که می‌توان همزمان چند کیوبیت را بدون افت شدید دقت کنترل کرد. این دستاورد، مسیر ساخت پردازنده‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ و کاربردهایی مانند هوش مصنوعی را هموارتر می‌کند.
