این استارت آپ جدید یک کامپیوتر کوانتومی ۲۵۶ کیوبیتی را ساخته است

در سال 2019، گوگل اعلام کرد که دستگاه 53-quit آنها تسلط کوانتومی را به دست آورده است – وظیفه ای که توسط یک رایانه سنتی قابل مدیریت نیست – اما IBM این ادعا را به چالش کشید. در همان سال IBM کامپیوتر کوانتومی 53 بیتی خود را راه اندازی کرد. در سال 2020، IonQ از یک سیستم 32 کیوبیتی رونمایی کرد که این شرکت آن را “قوی ترین کامپیوتر کوانتومی در جهان” توصیف کرد. و همین هفته، IBM پردازنده کوانتومی 127 کیوبیتی جدید خود را راه اندازی کرد که در یک بیانیه مطبوعاتی به عنوان یک “معجزه کوچک طراحی” توصیف شد. جی گامبتا، معاون محاسبات کوانتومی در IBM می گوید: «خبر بزرگ از دیدگاه من این است که کار می کند.

اکنون QuEra ادعا می کند که دستگاهی با کیوبیت های بسیار بیشتر از آن رقبا ساخته است.

هدف نهایی محاسبات کوانتومی، البته، بازی تتریس نیست، بلکه سبقت گرفتن از کامپیوترهای کلاسیک برای حل مسائل مورد علاقه عملی است. علاقه مندان پیش بینی می کنند که وقتی این رایانه ها به اندازه کافی قدرتمند شوند، شاید در یک یا دو دهه، تأثیرات دگرگون کننده ای در زمینه هایی مانند پزشکی و مالی، علوم اعصاب و هوش مصنوعی داشته باشند. یک ماشین کوانتومی برای مدیریت چنین مشکلات پیچیده ای به هزاران ذراع نیاز دارد.

با این حال، تعداد ذراع تنها عامل مهم نیست.

QuEra همچنین در حال بحث در مورد قابلیت برنامه ریزی پیشرفته دستگاه خود است که شامل هر کیوبیت تک اتم فوق سرد است. این اتم ها دقیقاً توسط یک سری لیزر نشان داده می شوند (فیزیکدانان آنها را موچین نوری می نامند). قرار دادن کوبیت‌ها به دستگاه اجازه می‌دهد برنامه‌ریزی شود، روی مشکل مورد بررسی تنظیم شود و در زمان واقعی در فرآیند محاسبه پیکربندی مجدد شود.

الکس کیزلینگ، مدیر عامل و مخترع این فناوری، می گوید: «مشکلات مختلف باید اتم ها را در پیکربندی های مختلف نگه دارد. یکی از چیزهای بزرگ در مورد ماشین ما این است که هر بار که آن را چند بار در ثانیه اجرا می کنیم، می توانیم هندسه و اتصال کیوبیت ها را کاملاً بازتعریف کنیم.

مزیت اتم

ماشین‌های QuEra از طرح‌ها و فناوری‌های پیچیده در طول سال‌ها به رهبری میخائیل لوکین و مارکوس گرنر از هاروارد و Vladan Vuletic و دیرک انگلستان (همه از تیم موسس QuEra) در MIT ساخته شدند. در سال 2017، مدل قبلی دستگاه از گروه هاروارد تنها از 51 کیوبیت استفاده می کرد. آنها در سال 2020 دستگاه 256 کوبیتی را به نمایش گذاشتند. تیم QuEra انتظار دارد ظرف دو سال به 1000 کیوبیت برسد و پس از آن، بدون تغییر زیاد در پلتفرم، امیدوارند به افزایش حجم سیستم بیش از هزاران کوبیت ادامه دهند.

این پلتفرم منحصربه‌فرد QuEra است، روش فیزیکی یکپارچه‌سازی سیستم‌ها، و روشی که در آن اطلاعات رمزگذاری و پردازش می‌شوند – برای انجام چنین جهشی بزرگ.

در حالی که سیستم‌های محاسباتی کوانتومی گوگل و آی‌بی‌ام از کوبیت‌های ابررسانا استفاده می‌کنند، و IonQ از یون‌های چسبیده استفاده می‌کند، پلتفرم QuEra از آرایه‌هایی از اتم‌های خنثی استفاده می‌کند که کیوبیت‌هایی با ثبات چشمگیر ایجاد می‌کنند (یعنی درجه بالایی از “کوانتومی”). این دستگاه از پالس‌های لیزری برای برهم‌کنش اتم‌ها استفاده می‌کند و آنها را به حالت‌های انرژی تحریک می‌کند – یک “حالت ریدبرگ” که توسط فیزیکدان سوئدی یوهانس رایدبرگ در سال 1888 توصیف شد و در آن آنها می‌توانند منطق کوانتومی را به روشی بسیار وفادار و قدرتمند انجام دهند. این رویکرد ریدبرگ برای محاسبات کوانتومی برای دهه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است، اما پیشرفت‌های تکنولوژیکی به عنوان مثال، با لیزر و فوتونیک به آن نیاز داشته است تا به طور قابل اعتماد کار کند.

“غیر منطقی مشتاق”

زمانی که دانشمند کامپیوتر، اومش وزیرانی، مدیر مرکز محاسبات کوانتومی برکلی، برای اولین بار از تحقیقات لوکین در مورد این خطوط آگاه شد، احساس “اشتیاق غیرمنطقی” کرد – فکر کرد که این یک رویکرد فوق العاده است، با این حال وزیرانی این سوال را مطرح کرد که آیا شهود او با واقعیت در ارتباط است یا خیر. او می‌گوید: «ما مسیرهای در حال تکامل مختلفی مانند ابررساناها و تله‌های یونی داریم که برای مدت طولانی روی آنها کار شده است. آیا نباید به برنامه های مختلف فکر کنیم؟ او با جان پرسکیل، فیزیکدان مؤسسه فناوری کالیفرنیا و مدیر مؤسسه اطلاعات و ماده کوانتومی تماس گرفت و وزیرانی به وزیرانی اطمینان داد که اشتیاق او موجه است.

Preskill پلتفرم Rydberg (نه فقط QuEra) را جالب می‌داند، زیرا کیوبیت‌های بسیار تعاملی را ایجاد می‌کند که بسیار درگیر هستند – او می‌گوید: “و جادوی کوانتومی اینجاست.” “من واقعاً در مورد توانایی یافتن چیزهای غیرمنتظره در زمان کمتر هیجان زده هستم.”

برای تقلید و درک مواد کوانتومی و دینامیک – که لوکین آن را “نمونه‌های اولیه از مزایای کوانتومی مفید مربوط به کاربردهای علمی” می‌نامد – محققان همچنین سخت روی الگوریتم‌های کوانتومی برای حل مسائل بهینه‌سازی کامپیوتری NP-complete (یعنی بسیار) کار می‌کنند.