محققان در یکی از مهمترین پیشرفتهای اخیر رایانش کوانتومی موفق شدهاند کاری را انجام دهند که پیشتر شبیه ایدهای آزمایشگاهی بود. آنها توانستندکیوبیتها روی تراشه را بدون آنکه اطلاعات کوانتومی آنها از بین برود جابهجا کنند. این دستاورد میتواند مسیر ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاسپذیر را تغییر دهد؛ چون یکی از بزرگترین گرههای این صنعت دقیقا همین بوده است که چگونه میتوان تعداد زیادی کیوبیت را در یک معماری قابلساخت کنار هم قرار داد.
به گزارش پیوست، پژوهشی که در نشریه Nature منتشر شده نشان میدهد پژوهشگران توانستهاند «کیوبیتهای متحرک» را روی تراشههای سیلیکونی جابهجا کنند و همزمان عملیات منطقی کوانتومی و حتی انتقال حالت کوانتومی (Quantum Teleportation) را انجام دهند. برخلاف بسیاری از معماریهای فعلی که کیوبیتها عملاً در جای ثابتی قرار دارند و فقط با همسایههای نزدیک خود ارتباط میگیرند، در این روش کیوبیت میتواند روی تراشه حرکت کند؛ چیزی شبیه بستههای داده در پردازندههای کلاسیک.
اهمیت این موضوع فقط در خود «حرکت» نیست. مسئله اصلی این است که رایانههای کوانتومی امروز در مقیاسپذیری گیر کردهاند. شرکتهایی مانند IBM، گوگل و مایکروسافت سالهاست روی افزایش تعداد کیوبیتها کار میکنند، اما هرچه تعداد کیوبیت بیشتر میشود، کنترل و اتصال آنها سختتر و پرهزینهتر میشود. معماری جدید تلاش میکند این بنبست را با الهام از صنعت نیمهرسانا حل کند؛ یعنی به جای ساخت سیستمهای عظیم و پیچیده، از همان زیرساختهای تولید تراشه سیلیکونی استفاده شود.
در بیشتر معماریهای فعلی، کیوبیتها تقریباً ثابت هستند و فقط با نزدیکترین همسایههای خود ارتباط دارند. اگر بخواهی دو کیوبیت دور از هم با یکدیگر تعامل داشته باشند، باید زنجیرهای از عملیات پیچیده انجام شود که احتمال خطا را بالا میبرد. حالا پژوهش جدید دقیقاً روی همین گره دست گذاشته است: امکان جابهجایی کیوبیت روی تراشه بدون نابود شدن حالت کوانتومی. گزارشی که Phys.org منتشر کرده این پیشرفت را گامی مهم برای نزدیک شدن رایانش کوانتومی به سیستمهای کاربردی و مقیاسپذیر توصیف میکند؛ چون در عمل امکان طراحی معماریهای انعطافپذیرتر را فراهم میکند.
در گزارش Ars Technica نیز به همین مسئله اشاره شده است: صنعت کوانتوم تا امروز میان دو نیاز متناقض گیر کرده بود؛ از یکسو تولید انبوه مبتنی بر فناوری سیلیکون و از سوی دیگر نیاز به معماریهای انعطافپذیر برای برقراری ارتباط میان کیوبیتها. حالا «کیوبیت متحرک» میتواند این دو دنیا را به هم وصل کند.
این فناوری بر پایه «اسپین الکترون» در ساختارهای سیلیکونی ساخته شده است؛ رویکردی که مزیتش امکان استفاده از همان فناوریهای تولید تراشههای متداول است. به همین دلیل برخی استارتاپها و شرکتهای فعال در حوزه کوانتوم معتقدند آینده این صنعت نه در آزمایشگاههای فوقپیچیده، بلکه در کارخانههای فعلی تولید نیمهرسانا شکل میگیرد. برای مثال شرکت Quantum Motion که بهتازگی ۱۶۰ میلیون دلار سرمایه جذب کرده، دقیقا روی همین ایده کار میکند این شرکت میخواهد ترانزیستورهای معمولی را به کیوبیت تبدیل کند.
البته هنوز فاصله زیادی تا کامپیوتر کوانتومی روزمره وجود دارد. حتی پژوهشگران این حوزه نیز تاکید میکنند که چالشهایی مانند خطای کوانتومی، پایداری کیوبیتها و مدیریت میلیونها کیوبیت همچنان حل نشده است. اما تفاوت این دستاورد با بسیاری از خبرهای تبلیغاتی حوزه کوانتوم در این است که مستقیماً به یکی از مشکلات زیرساختی صنعت پاسخ میدهد: معماری و اتصالپذیری.
اگر این مسیر موفق شود، رقابت صنعت کوانتوم ممکن است از چه کسی کیوبیت بیشتری دارد به سمت چه کسی میتواند کیوبیتها را مثل داده در یک تراشه جابهجا کند تغییر کند؛ تغییری که میتواند رایانش کوانتومی را از پروژهای آزمایشگاهی به صنعتی قابلتولید نزدیکتر کند
منبع
