گام بزرگ در عملکرد رایانه های کوانتومی برداشته شد - وبلاگ آقای رضایی

به گزارش وبلاگ آقای رضایی، دانشمندان عملکردی تازه در رایانه های کوانتومی ارائه نموده اند که کشفی بزرگ برای این نوع رایانه ها محسوب می گردد.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ آقای رضایی، محققان برای نخستین بار توانستند در آزمایشی نشان دهند که انواع قطعات رایانه کوانتومی روی هم از مجموع تک تک آن قطعات دقیق تر عمل می نمایند. رایانه های کوانتومی به صورت مجزا از طیفی از قطعات متفاوتی ساخته شده اند که گاهی بعضی از این قطعات ممکن است خراب گردد. اما دانشمندان در این آزمایش نو نشان دادند که آن دسته از قطعاتی که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند، در مقایسه با سایر قطعات، کمتر مستعد بروز خطا هستند. چنین عملکردی زمانی ضروری خواهد شد که این رایانه ها بخواهند با هدف های عملی استفاده شوند. دانشمندان می گویند که این فناوری -که به یاری آن می توان محاسبات را سریع تر از حد تصور انجام داد- می تواند جهان را تغییر دهد. اما پیش از هر چیز، آزمایش های اساسی دیگری از این دست باید انجام گردد تا اطمینان حاصل گردد که این محاسبات قابل اعتمادند.

دانشمندان در این پژوهش تعدادی کیوبیت (qubit) یا نسخه کوانتومی بیت ها را برداشته و آن ها را با هم در رشته ای واحد به نام کیوبیت منطقی قرار دادند. این آزمایش به گونه ای تنظیم شده بود که بتواند خطا ها را به راحتی شناسایی و تصحیح کند و بعلاوه با تاب آوری خطا [Fault tolerance]قادر باشد اشکال ها را به حداقل برساند. این آزمایش به دانشمندان امکان داد که نشان دهند کیوبیت منطقی به مراتب از بخش پرچالش فرایند ساخت آن قابل اعتمادتر است.

این روش، طبق انتظار در 99.4 درصد موارد کار می کرد؛ به رغم آنکه بر پایه شش عملکرد متفاوت کوانتومی انجام می شد که فقط در حدود 98.9 درصد موارد کارآمد بودند. این تفاوت ظاهری کوچک اگر در رایانه های واقعی فراوری و به کار گرفته گردد، پیشرفت عظیمی خواهد بود؛ با فراوری رایانه های کوانتومی در ابعاد بزرگ تر و دستگاه های کاربردی تر، این خطا ها با هم جمع می شوند و می توانند کارایی رایانه را به سرعت کاهش دهد.

کریستوفر مونرو سرپرست این پژوهش، می گوید: کیوبیت ها از یون های اتمی یکسان تشکیل شده اند که به تن هایی ذاتا بدون خطا هستند؛ اگرچه بعضی اوقات، زمانی که به تعداد زیادی کیوبیت و عملگر احتیاج است، خطا ها نیز باید کاهش پیدا کند و ساده تر این است که کیوبیت های بیشتری اضافه گردد و اطلاعات به روش متفاوتی به صورت رمز درآورده گردد.

خوبی کُدهای تصحیح خطا برای یون های اتمی این است که می توانند بسیار کارآمد باشند و به شکل انعطاف پذیری با کنترل های نرم افزاری روشن شوند. رایانه ها نیز مانند هر دستگاه دیگری در نهایت ناگزیر به خطا می افتند؛ اما در فناوری های رایانه ای موجود سیستم می تواند خود را پایش کند و با دقتی کافی که نتایج را قابل اطمینان کند، این خطا ها را از بین ببرد.

کنت براون، استاد مهندسی برق و رایانه در دانشگاه دوک و یکی از نویسندگان این مقاله، می گوید: چیزی که درباره تاب آوری خطا جالب است، این است که این کار دستورالعملی است مبنی بر اینکه چگونه می گردد بخش های کوچک غیرقابل اطمینان را برداشت و به شیوه ای بسیار قابل اطمینان تبدیل کرد. تصحیح خطای کوانتومی مقاوم در برابر خطا ما را قادر می نماید از قسمت های کوانتومی معیوب رایانه های کوانتومی بسیار قابل اطمینانی بسازیم.