بیگ بنگ: در حال حاضر، قدرت کامل محاسبات کوانتومی دور از دسترس می باشد، اما ما در حال نزدیک شدن به آن فناوری هستیم. فیزیکدانان 10 کیوبیت را در یک مدار ابَر رسانا قرار دادند و رکورد جدیدی را در محاسبات نسل بعدی ثبت کردند.

به گزارش بیگ بنگ، اگرچه محققان قبلا تا 51 کیوبیت را در رایانه یکسانی لینک کردند، اما این رکورد جدیدی برای تعداد کیوبیت‌های درهم تنیده در یک اَبَر رسانا محسوب می‌شود. پیشرفت‌هایی از این دست برای قوی‌تر ساختن رایانه‌های کوانتومی ضروری بوده و به کاربردهای قوی‌تری هم می انجامند. محققان چینی با بدست آوردن کیوبیت‌های حاصل از قطعات کوچک آلومینیوم و قرار دادن آن روی یک زیرلایه کبود رنگ و وصل کردن هر یک از آنها به دستگاه نوسان رسان به این موفقیت دست یافتد. رکورد قبلی برای سیستمی نظیر این، 9 کیوبیت را در بر می گرفت.

محققان در مقاله خود می نویسند: «نتایج ما نشان دهنده بزرگترین درهم تنیدگی می‌باشد که تاکنون در وضغیت جامد بدست آمده است. این نتایج راه را برای محاسبات کوانتومی بزرگ مقیاس مهیا می سازند.» کیوبیت های اجزای اصلی محاسبات کوانتومی هستند که قابلیت برهم‌نهی دارند؛ یعنی می توانند همزمان در دو حالت باشند، بر خلاف بیت های رایانه ای امروزی. یکی از مشکلاتی که در این مقاله بر آن چیره شدیم، ناهمسانی(decoherence) بود که طی آن، محیط محاسبه کوانتومی به یک محیط محاسبه کلاسیک تقلیل پیدا می کند. این عامل می تواند خطاهایی به وجود آورد که رایانه‌های کوانتومی را به وسیله‌هایی با قابلیت اطمینان پایین تبدیل می کند. درهم تنیدگی به شرایطی اطلاق می شود که در آن، حالات کوانتومی نمی توانند بطور مستقل و جدا از هم توصیف شوند، بلکه باید در ارتباط با یکدیگر باشند که باعث انسجام بیشتر سیستم می شود. کیوبیت های درهم تنیده نیز در معرض ناهمسانی قرار دارند.

برای جلوگیری از این اتفاق، مدارهای ابررسانا تا دماهای بسیار پایینی سرد شدند تا کیوبیت ها برای مدت بیشتری در حالت منسجم و همسان باقی بمانند. در این مورد، فشار قوی مرکزی توانست درهم تنیدگی هایی میان دو کیوبیت، بین چند جفت یا بین هر 10 کیوبیت در یک برهم کنش تولید کند. هیچ گونه تقلیل یا فروپاشی هم به وقوع نپیوست. دستگاه فشار قوی(bus) کار ظریفی بر عهده دارد و زمینه را برای نوسان کیوبیت‌های انتخاب شده در فرکانس یکسان فراهم می کند تا آنها بتوانند به برهم کنش بپردازند. با این شرایط، کیوبیت‌ها مجال می یابند تا بدون خود انرژی، اقدام به انتقال انرژی نمایند.

تیم تحقیق از یک شیوه اندازه‌گیری به نام توموگرافی کوانتومی استفاده کرد تا اثبات کند آنها واقعا کیوبیت‌های خود را به حالت درهم تنیده در آورده‌اند. اما ما هنوز راهی طولانی برای قرار دادن این در داخل یک رایانه در پیش داریم. گام بعدی، گسترش مقیاس این کار است. برای اینکه یک رایانه کوانتومی بتواند وظایف بسیار زیادی را که به آن محول می کنیم، انجام بدهد، به صدها و شاید میلیون‌ها کیوبیت نیاز داریم. این مقدار می تواند برای انگیزش رفتار مولکول‌های کوچک و سایر سیستم‌های کوانتومی کافی باشد. کیوبیت‌های درهم تنیده متعدد در چندین پردازشگر باعث خواهند شد تا بیشترین بازدهی برای سیستم به ارمغان آید.

«جان مارتینیس» یکی از دانشمندان مسئول در ایجاد مدار 9 کیوبیتی که دیگر یک رکورد محسوب نمی شود، از این کار جدید تحقیقی تقدیر ویژه‌ای به عمل آورد. آقای مارتینیس می گوید که درهم تنیدگی و عملیات یک کیوبیتی سریع که محققان آن را بدست آوردند، واقعا قابل توجه است اما آزمون واقعی زمانی است که بخواهیم سیستم را توسعه ببخشیم بدون اینکه مانند یک ساختمان پوشالی فرو بریزد. این مقاله در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com