انقلاب کوانتومی با کامپیوتر الماسی
SAXON Q یک کامپیوتر کوانتومی قابل حمل با فناوری الماس معرفی کرده است. این دستگاه در دمای اتاق کار میکند و کاربران میتوانند آن را مستقیماً به برق شهری وصل کنند.
کامپیوترهای کوانتومی معمولاً به تجهیزات بسیار پیچیدهای برای کنترل دما و شرایط محیطی نیاز دارند؛ اما یک شرکت آلمانی حالا رویکرد متفاوتی را دنبال میکند. SAXON Q از یک معماری کوانتومی مبتنی بر نقصهای نیتروژن-خلأ در الماس مصنوعی استفاده کرده که امکان کار در دمای اتاق را فراهم میکند.
این شرکت میگوید سیستمهای کوانتومی مبتنی بر فناوری NV آن میتوانند بدون یخچالهای رقیقسازی و تجهیزات سرمایشی بزرگ، در محیطهای معمولی کار کنند. طبق اطلاعات منتشرشده در وبسایت رسمی SAXON Q، این سیستمها در دمای حدود ۲۹۳ کلوین، یعنی دمای معمول محیط، فعالیت میکنند.
کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر الماس چگونه کار میکند؟
قلب این فناوری، ساختاری به نام مرکز نیتروژن-خلأ (Nitrogen-Vacancy یا NV) درون الماس است. در این ساختار، یک اتم نیتروژن جای یکی از اتمهای کربن را میگیرد و یک جای خالی در شبکه بلوری ایجاد میکند.
این نقص اتمی میتواند برای ایجاد و کنترل یک کیوبیت مورد استفاده قرار گیرد. پژوهشگران با استفاده از لیزر و پالسهای مایکروویو، حالت اسپین این مراکز را کنترل و اطلاعات کوانتومی را روی آنها پردازش میکنند.
مزیت مهم این روش آن است که برخلاف بسیاری از معماریهای کوانتومی مبتنی بر ابررسانا، کیوبیتهای NV میتوانند در دمای اتاق کار کنند. SAXON Q نیز در توضیحات فنی خود، فناوری NV را بهعنوان روشی برای ساخت سیستمهای کوانتومی کوچک، قابل حمل و بدون نیاز به سرمایش کرایوجنیک معرفی میکند.
چرا استفاده از الماس اهمیت دارد؟
الماس در این فناوری صرفاً یک ماده لوکس یا تزئینی نیست؛ بلکه بستری برای ایجاد و کنترل کیوبیتهای کوانتومی محسوب میشود.
در الماس مصنوعی میتوان نقصهای اتمی مشخصی ایجاد کرد و از ویژگیهای کوانتومی آنها برای پردازش اطلاعات استفاده کرد. یکی از چالشهای مهم این روش، ایجاد تعداد زیادی مرکز NV با کیفیت و قابلیت کنترل مناسب است.
SAXON Q اعلام کرده که از روشهای ساخت مبتنی بر فرآیندهای استاندارد صنعت نیمهرسانا استفاده میکند. این رویکرد میتواند در آینده امکان تولید تراشههای کوانتومی کوچکتر و مقیاسپذیرتر را فراهم کند.
عبور از مرز ۱۰ کیوبیت؛ چالش مهم فناوری NV
پژوهشگران برای افزایش تعداد کیوبیتهای NV تلاش میکنند و همزمان باید کنترل دقیق آنها را حفظ کنند.
SAXON Q برای حل بخشی از این مشکل از روشهای جدید ساخت و مهندسی الماس استفاده کرده است. گزارشهای منتشرشده درباره این شرکت میگویند افزودن گوگرد در فرآیند ایجاد مراکز NV میتواند به کنترل وضعیت بار و پایداری این مراکز کمک کند و در نتیجه، امکان ساخت سیستمهایی با تعداد بیشتری کیوبیت را فراهم کند.
افزایش تعداد کیوبیتها بهتنهایی کافی نیست. پژوهشگران باید کیوبیتها را دقیق کنترل کنند و ارتباط میان آنها را حفظ کنند.
کامپیوتر کوانتومی Saxon Q در دمای اتاق کار میکند
این کامپیوتر کوانتومی بدون سیستم سرمایشی پیچیده کار میکند.بسیاری از کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا برای حفظ حالت کوانتومی کیوبیتها باید در دماهایی نزدیک به صفر مطلق فعالیت کنند.این مسئله تجهیزات سیستمهای کوانتومی را بزرگ، گران و پیچیده میکند.
در مقابل، SAXON Q اعلام کرده سیستمهای مبتنی بر NV آن در دمای اتاق و بدون تجهیزات سرمایشی کرایوجنیک کار میکنند. این شرکت حتی از امکان استفاده از برق معمولی و قرارگیری سیستم در رکهای استاندارد خبر داده است.
این ویژگی میتواند یکی از موانع اصلی تجاریسازی رایانش کوانتومی را کاهش دهد؛ زیرا برای استفاده از چنین سیستمی الزاماً به یک آزمایشگاه تخصصی مجهز به تجهیزات سرمایشی بزرگ نیاز نخواهد بود.
کامپیوتر کوانتومی قابل حمل برای کاربردهای واقعی
SAXON Q تلاش دارد رایانش کوانتومی را از محیطهای آزمایشگاهی خارج کند و به سمت کاربردهای واقعی ببرد.
طراحی فشرده این دستگاه و امکان کار در دمای اتاق، استفاده از کامپیوترهای کوانتومی را در محیطهای مختلف آسانتر میکند. این فناوری به زیرساختهای بزرگ یا سیستمهای سرمایشی پیچیده نیاز ندارد.
برای مثال، شرکتها میتوانند از این فناوری در رباتیک، خودروهای خودران، حسگرهای پیشرفته و محاسبات لبهای (Edge Computing) استفاده کنند. پردازش داده در محل نیز تأخیر ناشی از ارسال اطلاعات به مراکز پردازش ابری را کاهش میدهد.
SAXON Q نیز در نقشه راه خود، استفاده از پردازندههای کوانتومی مبتنی بر NV را در کنار زیرساختهای محاسباتی معمول و سامانههای لبهای دنبال میکند.
مدلهای ۱۲۸ کیوبیتی و برنامه برای ۵۱۲ کیوبیت
طبق اطلاعات منتشرشده، سیستمهای فعلی SAXON Q در پیکربندیهایی تا ۱۲۸ کیوبیت عرضه شدهاند. این شرکت همچنین توسعه سیستمهای بزرگتر را در برنامه خود قرار داده است.
SAXON Q در وبسایت رسمی خود از مسیر توسعه سیستمهای ۱۲۸ تا بیش از ۱۰ هزار کیوبیت صحبت میکند.
البته تعداد کیوبیتها بهتنهایی معیار کاملی برای مقایسه قدرت کامپیوترهای کوانتومی نیست. نحوه اتصال کیوبیتها، نرخ خطا، زمان همدوسی، کیفیت گیتها و توانایی اجرای الگوریتمهای واقعی نیز اهمیت بسیار زیادی دارند.
به همین دلیل، باید میان تعداد فیزیکی کیوبیتها و توان محاسباتی مؤثر یک سیستم کوانتومی تفاوت قائل شد.
دقت ۹۹.۹۸ درصدی؛ ادعایی که باید با احتیاط بررسی شود
یکی دیگر از ویژگیهایی که درباره سیستمهای SAXON Q مطرح شده، نرخ بالای وفاداری یا Fidelity عملیات کوانتومی است.
گزارشهای منتشرشده درباره این شرکت به نرخهایی نزدیک به ۹۹.۹۸ درصد برای عملیات تککیوبیتی اشاره میکنند.
با این حال، چنین اعدادی باید در زمینه آزمایش، نوع عملیات و شرایط اندازهگیری بررسی شوند. مقایسه مستقیم این نرخها با محصولات شرکتهایی مانند IBM یا دیگر سازندگان کامپیوترهای کوانتومی نیز بدون در نظر گرفتن معماری متفاوت آنها میتواند گمراهکننده باشد.
آیا کامپیوترهای کوانتومی دیگر به سرمایش نیاز نخواهند داشت؟
فناوری الماسی SAXON Q میتواند یکی از مسیرهای مهم برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قابل استفاده در محیطهای عادی باشد، اما به این معنا نیست که تمام معماریهای کوانتومی در آینده به سیستمهای سرمایشی نیاز نخواهند داشت.
هر معماری کوانتومی محدودیتها و مزایای خاص خود را دارد. سیستمهای ابررسانا، یونهای بهدامافتاده، فوتونیک و مراکز NV در الماس هرکدام روش متفاوتی برای ایجاد و کنترل کیوبیتها دارند.
مزیت بزرگ فناوری NV این است که عملکرد در دمای اتاق را با امکان ساخت سیستمهای نسبتاً فشرده ترکیب میکند. SAXON Q نیز تلاش میکند این ویژگی را از مرحله آزمایشگاهی به محصولات تجاری منتقل کند.
آینده کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر الماس
ورود کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر الماس به بازار میتواند نقطه عطفی برای تجاریسازی رایانش کوانتومی باشد. اگر این فناوری بتواند تعداد کیوبیتها، کیفیت عملیات و اتصال میان آنها را همزمان افزایش دهد، امکان استفاده از رایانش کوانتومی در خارج از مراکز تحقیقاتی تخصصی بیشتر خواهد شد.
SAXON Q نیز در حال حرکت به همین سمت است. این شرکت علاوه بر توسعه سختافزار، سیستمهای کوانتومی خود را به زیرساختهای شبکه و سرویسهای محاسباتی متصل کرده است تا دسترسی به کیوبیتهای واقعی برای پژوهشگران و توسعهدهندگان آسانتر شود.
با این حال، هنوز فاصله زیادی میان یک کامپیوتر کوانتومی تجاری و سیستمی که بتواند در طیف گستردهای از کاربردها از کامپیوترهای کلاسیک پیشی بگیرد وجود دارد.
آنچه امروز اهمیت دارد این است که رایانش کوانتومی در حال خروج از آزمایشگاه است؛ و فناوریهایی مانند کیوبیتهای مبتنی بر الماس میتوانند یکی از مسیرهای رسیدن به کامپیوترهای کوانتومی کوچک، قابل حمل و قابل استفاده در دمای اتاق باشند.
اولین دیدگاه را ثبت کنید