itna.ir - 1 ماه پیش

به گزارش ایتنا و به نقل از SciTechDaily، گروهی از مهندسان دانشگاه پرینستون با معرفی یک کیوبیت ابررسانا با عمر پایداری بی سابقه، گامی بزرگ در جهت عملیاتی کردن رایانه های کوانتومی برداشتند. این کیوبیت جدید، که بر اساس طراحی نوینی از تانتالیم-سیلیسیم ساخته شده، سه برابر طولانی تر از بهترین نمونه های موجود در آزمایشگاه ها دوام می آورد و ۱۵ برابر بیشتر از کیوبیت های تجاری فعلی پایدار است. این پیشرفت می تواند زمینه ساز ساخت پردازشگرهای کوانتومی بزرگ و پایدار برای حل مسائل واقعی باشد. اندرو هاک، استاد مهندسی پرینستون و مدیر یکی از مراکز ملی پژوهش کوانتومی آمریکا، می گوید: چالش اصلی پیش روی رایانه های کوانتومی امروزی، کوتاهی عمر اطلاعات در کیوبیت هاست. این مشکل، مانع اصلی برای رسیدن به سیستم های کوانتومی کاربردی است . پژوهشگران پرینستون موفق شدند کیوبیت جدیدی بسازند که بیش از ۱ میلی ثانیه حالت کوانتومی خود را حفظ می کند. این مدت، طولانی ترین زمان پایداری است که تاکنون در آزمایشگاه ها ثبت شده و تقریبا ۱۵ برابر بیشتر از کیوبیت های مورد استفاده در پردازشگرهای تجاری است. برای تأیید این پیشرفت، تیم پرینستون یک تراشه کوانتومی عملی با این طراحی ساخت و یکی از موانع اصلی تصحیح خطا و مقیاس پذیری سیستم های کوانتومی را برطرف کرد. گفتنی است این کیوبیت از معماری مشابه با سیستم های گوگل و IBM بهره می برد و با طراحی های فعلی پردازشگرها سازگار است. هاک معتقد است اگر بخش هایی از پردازشگر ویلو گوگل با این کیوبیت های جدید جایگزین شود، کارایی آن ۱۰۰۰ برابر افزایش می یابد. او تأکید می کند که مزایای این طراحی با افزایش تعداد کیوبیت ها، به طور نمایی رشد می کند و تأثیر آن در سیستم های بزرگ تر بسیار چشمگیرتر خواهد بود. یکی از بزرگ ترین چالش های پیش روی رایانه های کوانتومی، کوتاهی زمان پایداری کیوبیت هاست. کیوبیت ها معمولاً پیش از اتمام محاسبات، اطلاعات خود را از دست می دهند. افزایش زمان هم فازی (coherence time)، یعنی مدت زمانی که کیوبیت می تواند حالت کوانتومی خود را حفظ کند، یکی از ضرورت های اساسی برای پیشرفت این فناوری است. پیشرفت پرینستون، بزرگ ترین جهش در زمان هم فازی طی ده سال گذشته محسوب می شود. اکثر گروه های پژوهشی در سراسر جهان، رویکردهای مختلفی برای طراحی کیوبیت ها آزمایش می کنند، اما تیم پرینستون بر روی کیوبیت ترانسمون تمرکز کرده است. این نوع کیوبیت، که توسط گوگل و IBM نیز استفاده می شود، بر پایه مدارهای ابررسانا کار می کند و در دماهای بسیار پایین فعالیت می کند. ترانسمون ها در برابر نویز محیطی مقاومت خوبی دارند و با فرآیندهای تولید کنونی سازگارند. با این حال، افزایش زمان هم فازی آن ها همواره چالشی بزرگ بوده است. شایان ذکر است تیم پرینستون با دو تغییر اساسی در طراحی کیوبیت، به این موفقیت دست یافت. نخست، از فلز تانتالیم استفاده کردند که به مدارهای حساس کمک می کند انرژی را بهتر حفظ کنند. دوم، بستر سنتی یاقوت کبود را با سیلیسیم باکیفیت جایگزین کردند. سیلیسیم، ماده استاندارد صنعت نیمه رساناها است و امکان تولید انبوه را فراهم می آورد. البته، رشد مستقیم تانتالیم روی سیلیسیم با چالش های فنی همراه بود، اما پژوهشگران توانستد این موانع را پشت سر بگذارند و پتانسیل واقعی این ترکیب را آزاد کنند. ناتالی دِ لئون، همکار هاک و مدیر مشترک پروژه، می گوید: کیوبیت تانتالیم-سیلیسیم ما نه تنها از نظر عملکرد برتری دارد، بلکه تولید انبوه آن نیز آسان تر است. او این دستاورد را پیشروی در مرزهای دانش توصیف می کند. پروفسور هاک می گوید قدرت یک رایانه کوانتومی به دو عامل بستگی دارد: تعداد کیوبیت ها و تعداد عملیات قابل انجام توسط هر کیوبیت پیش از بروز خطا. بهبود کیفیت کیوبیت ها، هر دو عامل را ارتقا می دهد. کیوبیت های با عمر طولانی تر، دو مانع اصلی صنعت را برطرف می کنند: مقیاس پذیری و تصحیح خطا. گفتنی است منبع اصلی خطا در کیوبیت ها، اتلاف انرژی است. عیوب ریز و پنهان در سطح فلز، انرژی را به دام می اندازند و باعث می شوند کیوبیت به سرعت انرژی خود را از دست دهد. تانتالیم، نسبت به فلزات رایج مانند آلومینیوم، عیوب کمتری دارد و در نتیجه، خطاهای کمتری ایجاد می کند.

آخرین اخبار

برچسب‌ها:   

کوانتوم

 | 

کیوبیت

 | 

انقلابی

 | 

پرینستون

 | 

پردازش

 | 

برابر

 | 

افزایش

 | 

منابع خبری