به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

اولین رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا امسال عرضه می‌شود

تاریخ انتشار: ۲۴ بهمن ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۷۴۱۳۰۷

اولین رایانه کوانتومی تجاری مقاوم در برابر خطا که مجهز به کیوبیت‌های منطقی است، احتمالا پیش از پایان سال جاری میلادی کار خواهد کرد.

کیوبیت‌های منطقی، بیت‌های کوانتومی فیزیکی یا کیوبیت‌هایی هستند که از طریق درهم‌تنیدگی کوانتومی به هم متصل می‌شوند. آن‌ها با ذخیره کردن داده‌های مشابه در مکان‌های متفاوت، میزان خطا را در رایانه‌های کوانتومی کاهش می‌دهند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این امر باعث ایجاد تنوع در نقاط شکست هنگام اجرای محاسبات می‌شود.

نمایندگان استارت‌آپ «کوئرا» (QuEra) در ماساچوست که این رایانه کوانتومی را می‌سازد، در بیانیه‌ای اعلام کردند دستگاه جدید دارای ۲۵۶ کیوبیت فیزیکی و ۱۰ کیوبیت منطقی است و در اواخر سال ۲۰۲۴ عرضه می‌شود.

این بیانیه به دنبال پژوهش جدیدی منتشر شد که در ششم دسامبر ۲۰۲۳ در مجله «نیچر» (Nature) به چاپ رسید و در آن، پژوهشگران «دانشگاه هاروارد»، استارت‌آپ کوئرا و چندین مؤسسه دیگر، یک رایانه کوانتومی کارآمد را معرفی کردند. رایانه کوانتومی معرفی‌شده حاوی ۴۸ کیوبیت منطقی بود که بیشترین تعداد کیوبیت‌های منطقی آزمایش شده تا به امروز است.

«هری ژو» (Harry Zhou) فیزیکدان استارت‌آپ کوئرا و دانشگاه هاروارد گفت: این اولین دستگاه با قابلیت تصحیح خطای کوانتومی است. اگرچه این رایانه به تنهایی قدرت کافی را برای سودمند بودن ندارد، اما پلتفرمی را فراهم می‌کند که برنامه‌نویسان نرم‌افزار به کمک آن می‌توانند آزمایش کردن رمز را برای رایانه‌های کوانتومی آینده آغاز کنند.

عکس بزرگنمایی‌شده از سلول شیشه‌ای مورد استفاده در آزمایش دانشگاه هاروارد که اتم‌ها در آن به دام افتاده‌اند و برای اجرای الگوریتم‌های منطقی پیچیده تنظیم می‌شوند

تصحیح خطا در محاسبات کوانتومی

در حالی که رایانه‌های معمولی اطلاعات را در بیت‌هایی با مقدار صفر یا یک ذخیره می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌هایی استفاده می‌کنند که به لطف قوانین مکانیک کوانتومی، برهم‌نهی بین صفر و یک را شامل می‌شوند.

همچنین، کیوبیت‌ها می‌توانند با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی به هم متصل شوند تا به طور همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند. این کار به آن‌ها امکان می‌دهد تا بسیاری از محاسبات را بسیار سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک انجام دهند. با وجود این، کیوبیت‌ها به راحتی می‌توانند مختل شوند و این امر باعث می‌شود که آن‌ها به شدت مستعد خطا باشند. تقریبا در هر ۱۰۰۰ بیت، یکی از آن‌ها خراب می‌شود. این مقدار در رایانه‌های معمولی، یک در یک میلیارد بیت است.

اگر رایانه‌های کوانتومی میلیون‌ها کیوبیت را در خود جای دهند، می‌توانند از بهترین ابررایانه‌ها پیشی بگیرند، اما بزرگترین رایانه کوانتومی که تاکنون ساخته شده است، تنها حدود ۱۰۰۰ کیوبیت دارد و میزان شکست بالای کیوبیت‌ها، افزایش بالقوه را محدود می‌کند. تصحیح خطا می‌تواند تمایل کیوبیت‌ها را به شکست خنثی کند و ساخت کیوبیت‌های منطقی یکی از راه‌های تحقق یافتن آن است.

کیوبیت‌های منطقی

به گفته ژو، سیستم جدید تصحیح خطا بر افزونگی داده‌ها تکیه دارد که طی آن، یک قطعه داده در چندین مکان ذخیره می‌شود. کیوبیت‌های منطقی، محاسبات یکسانی را در چندین کیوبیت فیزیکی انجام می‌دهند. در صورت شکست یک یا چند کیوبیت فیزیکی، آن‌ها میزان خطا را به شدت کاهش می‌دهند، زیرا داده‌ها در جای دیگری در دسترس هستند و بدین ترتیب، محاسبات می‌توانند ادامه پیدا کنند.

پژوهشگران برای ساخت کیوبیت منطقی، رمز‌های رایانه‌ای تصحیح‌کننده خطا را روی کیوبیت‌های معمولی اعمال کردند. آن‌ها در مرحله بعد، دروازه‌ها یا مدار‌های منطقی را بین کیوبیت‌ها تنظیم می‌کنند تا آن‌ها به هم متصل شوند. سپس رایانه کوانتومی، به بررسی این موضوع می‌پردازد که آیا احتمالا خطا رخ داده است یا خیر. رایانه کوانتومی با استفاده از این اطلاعات، خطا‌ها را تصحیح می‌کند و به مرحله بعد می‌رود.

کیوبیت‌های جدید نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به تلاش‌های گذشته هستند. در سال ۲۰۲۳، «آزمایشگاه هوش مصنوعی کوانتومی گوگل» با استفاده از سه کیوبیت منطقی، میزان خطای ۲.۹ درصدی را نشان داد. میزان خطای رایانه کوانتومی استارت‌آپ کوئرا، درصد ۰.۵ با ۴۸ کیوبیت منطقی است. «دانشگاه آکسفورد» یک پیشرو در این زمینه به شمار می‌رود که به میزان خطای کمتر از ۰.۰۱ درصد دست یافته، اما این دستاورد فقط بین دروازه‌های دو کیوبیت بوده است.

سال گذشته، شرکت «آی‌بی‌ام» (IBM) نیز فناوری تصحیح خطا را در تراشه ۱۲۷ کیوبیتی «هرون» (Heron) خود نشان داد که میزان خطا را در مقایسه با سایر تراشه‌های این شرکت تا پنج برابر کاهش می‌دهد، اما انتظار نمی‌رود که اولین دستگاه تجاری مقاوم در برابر خطا تا سال ۲۰۲۹ آماده شود.

کوئرا قصد دارد چندین رایانه کوانتومی را در سال‌های آینده عرضه کند که با عرضه یک دستگاه ۳۰۰۰ کیوبیتی با ۳۰ کیوبیت منطقی در سال ۲۰۲۵ آغاز می‌شود. هیولای آن، رایانه‌ای با بیش از ۱۰ هزار کیوبیت فیزیکی و ۱۰۰ کیوبیت منطقی خواهد بود که عرضه آن برای سال ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است. ژو گفت: رایانه ۲۰۲۶ می‌تواند در ۱۰۰ کیوبیت منطقی، محاسبات درستی را انجام دهد که از توانایی ابررایانه‌های امروزی فراتر می‌رود.

منبع: اسپیس

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: رایانه کوانتومی ابررایانه رایانه های کوانتومی کیوبیت های منطقی رایانه کوانتومی کیوبیت منطقی میزان خطا استارت آپ تصحیح خطا کیوبیت ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۷۴۱۳۰۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

دانشمندان ساعت اتمی جدید بسیار دقیق و مقاوم ساختند

به گزارش صدای ایران از تارنمای «فیز»، محققان با انتشار مقاله ای در نشریه «نیچر» عواملی دخیل در ساخت این ساعت جدید را توصیف و اعلام کردند که این ساعت در جریان آزمایش‌های میدانی روی یک کشتی در اقیانوس آرام به خوبی کار کرده است.

«بونی مارلو» و «جاناتان هرشاوئر» از شرکت «میتر» (MITRE ) نیز با انتشار مقاله‌ای در ستون دیدگاه‌های در نشریه نیچر، نیاز به ساعت‌های اتمی فوق دقیق و همچنین کار انجام شده توسط تیم فنی شرکت وکتور اتمیک را توضیح دادند.

در حالی که ابزارهای مورد استفاده در کشتی‌ها پیچیده‌تر شده‌اند، فناوری پشت آنها نیز بطور فزاینده‌ای بر تعیین دقیق زمان متکی شده است. به عنوان مثال در کار ناوبری از سامانه‌های رادیویی بهره‌برداری می‌شود که از «جی پی اس» استفاده می‌کنند. با چنین سامانه‌هایی، میزان عدم دقت بسیار اندک برای اندازه‌گیری زمان در زمان ارسال سیگنال بین ماهواره‌ها می‌تواند به اشتباهاتی در تعیین موقعیت مکانی به اندازه صدها متر منجر شود و این اختلاف در زمانی که پای شناورهای نظامی در میان است بسیار اهمیت دارد.

کشتی‌ها معمولا به ساعت‌های اتمی وابسته هستند که به اندازه کافی نیرومند و مقاوم هستند که بتوانند در حین استقرار بر روی شناورهای در حال حرکت متلاطم کار کنند اما آنها به اندازه ساعت‌های اتمی مورد استفاده در آزمایشگاه ها دقیق نیستند، اما تیم تحقیقاتی شرکت وکتور اتمیک در این تلاش جدید ساعتی ساخته است که به از میان برداشتن این اختلاف کمک می‌کند.

این ساعت بر مبنای استفاده از مولکول های یُد نوسان دار (oscillating iodine) استوار است و وزن آن تنها 26 کیلوگرم است که به اندازه‌ای است که تقریبا بر روی همه کشتی‌ها قابل استفاده است.

این محققان ادعا کردند که این ساعت تقریبا هزار بار دقیق‌تر از بیشتر ساعت‌هایی است که هم اکنون در بسیاری از کشتی‌ها مورد استفاده هستند.

این محققان برای ساخت این ساعت با نیروی دریایی نیوزیلند همکاری کرده اند و داده‌های آزمایش ها نشان داد که این ساعت روی کشتی تقریبا به همان اندازه شرایط آزمایشگاه دقیق کار می‌کند و زمان را تا حد 300 تریلیونیوم ثانیه در هر روز نگاه می‌دارد.