قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی در دست استارت آپ ها. “قارچ خوار” ترک! – زومیت

سرانجام، فیزیکدانان دانشگاه هاروارد و MIT در استارتاپ محاسباتی Kivera او موفق شد بهترین کاربرد محاسبات کوانتومی را بیابد. نه، هنوز راه درازی برای مقابله با مشکل تغییرات آب و هوا و ساخت داروها و باتری های بهتر در پیش است، اما تا آن روز می توانید به فایل گیف زیر نگاه کنید که از شخصیت ما ماریو یا ما تشکیل شده است. قارچ خوار” دست بکش!

در یک شبیه ساز کوانتومی قابل برنامه ریزی 256 ذراعی، این فیزیکدانان می توانند در هر سیستم هندسی که فکرش را بکنید، حتی تتریس، جای بگیرند. آنها اتم ها را به شکل ماریو کنار هم قرار دادند و رها کردند. فایل گیف این شخصیت محبوب پیاده روی.

به گزارش مجله هاروارد:

این سیستم جدید به اتم ها اجازه می دهد تا در یک آرایش دو بعدی در کنار هم قرار گیرند، بنابراین اندازه قابل دستیابی کوبیت های سیستم از 51 به 256 افزایش می یابد. با استفاده از موچین های نوری، محققان می توانند الگوهای دقیقی از اتم ها ایجاد کنند و برهمکنش های مختلفی را در اشکال قابل برنامه ریزی مانند شبکه های مربعی، لانه زنبوری یا ذراع در مثلث ایجاد کنند.

استارت‌آپ محاسباتی QuEra مستقر در بوستون اخیراً از کار افتاده است تا شبیه‌ساز کوانتومی قابل برنامه‌ریزی ۲۵۶ بیتی خود را به نمایش بگذارد. این کامپیوتر کوانتومی خاص متفاوت از پردازنده های کوانتومی گوگل و آی بی ام ساخته شده است و به همین دلیل غول های این فناوری موفق شده اند از تعداد کوبیت ها پیشی بگیرند.

***

برای چندین دهه، کوانتوم تحت کنترل غول های فناوری مانند IBM، مایکروسافت و گوگل بوده است و هدف آن حل برخی از بزرگترین مشکلات پیش روی بشر بوده است. شرکت‌هایی که در رقابت شدید با یکدیگر هستند، سعی می‌کنند در ساخت سیستم‌هایی با بیشترین تعداد کوبیت از یکدیگر پیشی بگیرند. اما در سال‌های اخیر، استارت‌آپ‌ها نیز وارد رقابت شده‌اند تا در این صنعت جدید اما پرشتاب، فضایی برای خود ایجاد کنند.

اخیراً اخبار هیجان انگیزی از هر دو طرف رقابت در مورد آینده محاسبات کوانتومی منتشر شده است. IBM از جدیدترین تراشه کوانتومی 127 بیتی به نام Eagle رونمایی کرده است و قصد دارد یک تراشه 433 بیتی Osprey در سال 2022 و یک تراشه 1121 مکعبی Condor را در سال 2023 به بازار عرضه کند. به گفته IBM، با عرضه این دو تراشه انسانی، در نهایت «مزیت کوانتومی» نام گرفت. این بدان معنی است که محاسبات کوانتومی در نهایت به انسان کمک می کند تا مسائل مفید و کاربردی را حل کند و هزاران سال فرآیند در رایانه های کلاسیک در عرض چند دقیقه تکمیل می شود.

اما تراشه 127 کیوبیت IBM که 73 کیلوبیت در ثانیه بالاتر از پردازنده کوانتومی گوگل است و به عنوان یک “معجزه کوچک” توصیف می شود، چند روز پس از دانشمندان دانشگاه هاروارد در بوستون و راه اندازی یک استارت آپ کوچک توسط MIT، از حالت خاموش خارج شد. و جزئیات پروژه خود را منتشر کرد.

به گفته محققان استارت آپی، کامپیوتر 256 کیوبیتی تکمیل شده و تاکنون 17 میلیون دلار از شرکت ژاپنی Rakuten، De Van Ventures، Frontiers Capital و چندین سرمایه گذار دیگر برای توسعه این فناوری دریافت کرده است.

رقابت بر سر کیوبیت

رقابت بین شرکت هایی که وارد حوزه محاسبات کوانتومی می شوند بیشتر از تعداد کیوبیت ها است. زیرا هر چه تعداد کوبیت ها بیشتر باشد، اطلاعات بیشتری را می توان ذخیره و پردازش کرد و در نتیجه مشکلات پیچیده تری را می توان در زمان کمتری حل کرد. برای درک عظمت رایانه‌های کوانتومی و قدرت فوق‌العاده کوبیت‌ها، قیاس IBM را در نظر بگیرید، که بیان می‌کند برای رایانه‌های معمولی برای تقلید موفقیت‌آمیز قدرت 127 متری خود، به بیت‌های پردازشگر بیشتری نسبت به تعداد اتم‌های هر انسان نیاز دارند. بدن کائنات. بودن.

گوگل ادعا می کند که پردازنده کوانتومی 53 کیوبیتی آن قادر به محاسبه در سه دقیقه است که پردازش ابررایانه IBM Summit 10000 سال طول کشید. IBM بلافاصله این ادعا را به چالش کشید و گروهی از محققان چینی اخیراً نشان دادند که اگر گوگل از الگوریتم ساده‌تری استفاده می‌کرد، می‌توانست تنها در 15 ساعت به نتایج مشابهی در خوشه‌ای از 512 پردازنده گرافیکی Nvidia Tesla V100 دست یابد. اینطور نبود. ده هزار سال

اکنون پیشرفت در زمینه همراهان کوانتومی به جایی رسیده است که یک استارتاپ کوچک نسبت به غول های فناوری، تعداد کوبیت های بیشتری را به دست آورده است.

البته هدف نهایی محاسبات کوانتومی ایجاد تتریس یا سوپر ماریو کوبیت نیست، بلکه سبقت گرفتن از کامپیوترهای کلاسیک در حل مسائل مفید و کاربردی است. تا به امروز، تمام مشکلات کامپیوتری با پردازنده های کوانتومی صرفاً ریاضی بوده و تا حدی تا حدی نمایشی هستند. اما زمانی که این کامپیوترها به اندازه کافی قدرتمند شوند، شاید در ده یا بیست سال آینده (اگرچه IBM قول دو سال و گوگل قول هشت سال را داده است)، می توان انتظار داشت که تغییرات عمده ای در پزشکی، مالی و علمی ایجاد کنند. عصب، بهینه سازی فرآیند و هوش مصنوعی.

سیستم های کوانتومی ممکن است به هزاران ذراع برای رسیدگی به چنین مشکلات پیچیده ای نیاز داشته باشند. با این حال، داستان فقط به تعداد ترک ها ختم نمی شود.

سیستم کوانتومی کوورا علاوه بر شکستن رکورد بیشترین تعداد ذراع، از قابلیت‌های برنامه‌نویسی پیشرفته‌ای استفاده می‌کند که در آن هر کیوبیت یک اتم منفرد و فوق‌سرد است، مجموعه‌ای از لیزرها که فیزیکدانان از آن به عنوان «انبرک نوری» یاد می‌کنند. آنها با دقت قرار گرفتند. چیدمان خاص کوبیت ها با هم فقط به سیستم اجازه می دهد تا برای حل مشکل برنامه ریزی شود و حتی در طول فرآیند کامپیوتری، مدل چیدمان کیوبیت را می توان در صورت نیاز تغییر داد.

مطابق با الکس کیسلینگمدیرعامل QuEra و یکی از مخترعان این فناوری، گفت: “برای حل مشکلات مختلف، اتم ها باید در سیستم های مختلف قرار گیرند.”

مزیت مولکولی

گوگل با معرفی پردازنده کوانتومی Sicamor از «برتری کوانتومی» صحبت کرد و IBM قصد دارد بر روی «مزیت کوانتومی» و حل مشکلات مفید تمرکز کند. اکنون استارتاپ QuEra در مورد مزایای هسته ای صحبت می کند.

سیستم کوانتومی QuEra نمونه سازی و فناوری که سال هاست تحت نظارت بوده است میخائیل لوکین و مارکوس گرینر از دانشگاه هاروارد و ولادین ولتیک و درک انگلستان آنها از MIT ارتقا یافته و ساخته شده اند. نمونه اولیه این سیستم که در سال 2017 تکمیل شد، تنها 51 کیوبیت داشت و سه سال روی سیستم کار کردند تا به 256 کیوبیت رسید. اکنون تیم QuEra قصد دارد تا سیستم کوانتومی خود را در دو سال آینده به هزار ذباب برساند و سپس، بدون تغییر چندانی در پلتفرم، امیدوار است که این عدد را به صدها هزار ربع برساند.

سیستم های کوانتومی گوگل و آی بی ام از ذراع ابررسانا استفاده می کنند اما QuEra از اتم های خنثی استفاده می کند.

در واقع، پلتفرم QuEra که بر روی یک سیستم کوانتومی نصب شده است که نحوه ورود و پردازش داده‌ها را تعیین می‌کند، به‌طور منحصربه‌فردی طراحی شده است تا از چند صد ربع به چند میلیون ربع برسد. در حالی که سیستم‌های کمک کوانتومی گوگل و آی‌بی‌ام از کوبیت‌های ابررسانا و IonQ از یون‌های گیر کرده استفاده می‌کنند، پلتفرم QuEra از آرایه‌ای از اتم‌های خنثی استفاده می‌کند که کوبیت‌های بسیار همگن با «درجه سازگاری بالا» ایجاد می‌کنند.

این سیستم از پالس های لیزری به نام «حالت های ریدبرگ» برای برقراری ارتباط با اتم ها و نگه داشتن آنها در حالت تحریک استفاده می کند. در حالت ریدبرگ، منطق کوانتومی را می توان به شیوه ای پایدارتر و با وفاداری بالا اعمال کرد. دانشمندان ده ها سال است که سعی کرده اند از حالت ریدبرگ برای معادل های کوانتومی استفاده کنند، اما فناوری های پیشرفته ای مانند لیزر و فوتونیک برای کارآمدتر کردن روش مورد نیاز بود.

به گفته دانشمندان، پلتفرم های مبتنی بر ریدبرگ از این جهت مهم هستند که می توانند کوبیت های بسیار جاسازی شده ای ایجاد کنند که به شدت با یکدیگر تعامل دارند. به نظر می رسد جادوی کوانتومی نیز روی چنین پلتفرم هایی قرار دارد. یعنی جایی که جهش های بسیار بزرگ در زمان نسبتاً کوتاهی پیش بینی می شود.

جان پرسکیلفیزیکدانی در مؤسسه فناوری کالیفرنیا که اصطلاح «تعالی کوانتومی» را ابداع کرد و در مورد آینده رایانه‌های کوانتومی صحبت کرد که می‌توانند کارهایی را انجام دهند که رایانه‌های کلاسیک نمی‌توانند انجام دهند، آینده پلتفرم QuEra و استارت‌آپ قصد دارند این کار را انجام دهند. در دسترس عموم است. علاقه زیادی به تحقیق و توسعه در این پلتفرم وجود دارد.

بدون شک هر چه افراد بیشتر با این سیستم های کوانتومی کار کنند و از آنها در کاربردهای مختلف استفاده کنند، بهتر و سریعتر به قابلیت های شگفت انگیز آن ها پی خواهند برد. البته مگر اینکه تمام وقت خود را صرف بازی تتریس کیوبیت با این غول های کامپیوتری کنند!