توسط کریس یانگ30 نوامبر 2021
گزارشی از New Atlas نشان می‌دهد که مهندسان دانشگاه استنفورد طراحی جدید و ساده‌تری را برای یک کامپیوتر کوانتومی نشان داده‌اند که می‌تواند به واقعیت تبدیل شدن نسخه‌های عملی ماشین کمک کند.
طراحی جدید یک اتم منفرد را با مجموعه‌ای از فوتون‌ها در نظر می گیرد که به آن اجازه می‌دهد تا اطلاعات بیشتری را پردازش و ذخیره کند و همچنین در دمای اتاق کار کند – بر خلاف ماشین‌های نمونه اولیه که توسط شرکت‌هایی مانند گوگل و IBM ساخته شده‌اند.
کامپیوترهای کوانتومی به جای یک ها و صفرها یا بیت های محاسبات کلاسیک به کیوبیت ها متکی هستند. کیوبیت‌ها می‌توانند در سه حالت مختلف وجود داشته باشند – یک، صفر، یا برهم نهی یک و صفر به طور همزمان – به این معنی که از نظر تئوری می‌توانند محاسباتی را انجام دهند که برای کامپیوترهای کلاسیک هزاران سال طول می‌کشد.
اگرچه رایانه‌های کوانتومی ظرفیت انجام چنین کارهای پیچیده‌ای را دارند، اما تاکنون به دلیل حساسیت آنها به گرما و ارتعاشات دجار مشکل شده‌اند – مشکلی که به این معنی است که آنها باید در دمای نزدیک به صفر مطلق نگه داشته شوند.
تیم استنفورد می‌گوید طراحی آنها بسیاری از پیچیدگی‌هایی را که منجر به حساسیت بیشتر نسبت به اختلالات خارجی می‌شود، از بین می‌برد. این در اصل یک مدار فوتونیک غول پیکر است که با استفاده از یک کابل فیبر نوری، یک تقسیم کننده پرتو، دو کلید نوری و یک حفره نوری ساخته شده است. اینها برای ساختن دو جزء اصلی دستگاه استفاده می شوند: یک حلقه ذخیره از کابل فیبر نوری و یک واحد پراکندگی.
بن بارتلت، نویسنده اصلی این پژوهش، می‌گوید: به طور معمول، اگر می‌خواهید این نوع رایانه‌های کوانتومی بسازید، باید هزاران تابشگر کوانتومی را بگیرید، همه آنها را کاملاً غیرقابل تشخیص کنید و سپس آنها را در یک مدار فوتونیک غول پیکر ادغام کنید. در حالی که با این طراحی، ما فقط به تعداد انگشت شماری از اجزای نسبتا ساده نیاز داریم و اندازه دستگاه با اندازه برنامه کوانتومی که می خواهید اجرا کنید، افزایش نمی یابد.
مهار تله پورت کوانتومی
اطلاعات موجود در ماشین از طریق جهت فوتون ها نمایش داده می شود. یک جهت نشان دهنده یک، جهت دیگر صفر، و هر دو در یک زمان (از طریق اثرات برهم نهی کوانتومی) نشان دهنده حالت سوم هستند. تمام اطلاعات با یک لیزر در یک اتم منفرد، که با فوتون ها در هم پیچیده است، کدگذاری می شود. از آنجایی که اتم را می توان بازنشانی کرد و دوباره از آن استفاده کرد، توان کامپیوتر را می توان با افزودن فوتون ها به حلقه کاهش داد. این امر نیاز به ساخت چندین گیت منطقی فیزیکی را از بین می برد و بنابراین پیچیدگی ماشین را به شدت کاهش می دهد.
بارتلت می‌گوید: با اندازه‌گیری وضعیت اتم، می‌توانید عملیات را به فوتون‌ها انتقال دهید. بنابراین ما فقط به یک کیوبیت اتمی قابل کنترل نیاز داریم و می توانیم از آن به عنوان یک پروکسی برای دستکاری غیرمستقیم سایر کیوبیت های فوتونیکی استفاده کنیم.
شاید یکی از بزرگترین مزایای سیستم جدید تیم استنفورد این باشد که می تواند در دمای اتاق کار کند، به این معنی که ممکن است به کاهش شدید پیچیدگی این ماشین ها کمک کند، که نوید انقلابی در ظرفیت حل مشکل رایانه ها را می دهد.
https://interestingengineering.com
