دقیقترین تراشهٔ کوانتومی جهان ساخته شد؛ جهش بزرگ با معماری جدید سیلیکونی
پژوهشگران موفق شدهاند دقیقترین تراشهٔ رایانش کوانتومی ساختهشده تا امروز را معرفی کنند؛ تراشهای که با تکیه بر یک معماری جدید مبتنی بر سیلیکون توانسته یکی از بزرگترین موانع توسعهٔ کامپیوترهای کوانتومی را تا حد زیادی برطرف کند: نرخ خطا. این دستاورد نهتنها یک رکورد فنی محسوب میشود، بلکه میتواند مسیر تجاریسازی رایانش کوانتومی را سریعتر و واقعبینانهتر از گذشته کند.
در رایانش کوانتومی، برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که با بیتهای صفر و یک کار میکنند، اطلاعات در قالب «کیوبیت» پردازش میشوند. این کیوبیتها بهشدت به نویز، نوسانات دمایی و اختلالات محیطی حساساند و کوچکترین خطا میتواند نتیجهٔ محاسبات را کاملاً بیاعتبار کند. به همین دلیل، کاهش خطای عملیات کوانتومی سالهاست بهعنوان یکی از مهمترین چالشهای این حوزه شناخته میشود.
دانشمندان در این پروژه از سیلیکون – مادهای که ستون فقرات صنعت نیمههادی و تولید تراشههای رایج است – بهعنوان پایهٔ معماری جدید خود استفاده کردهاند. این انتخاب از چند جهت اهمیت دارد: اول اینکه سیلیکون رفتاری بسیار قابلکنترلتر نسبت به برخی مواد اگزوتیک مورد استفاده در سیستمهای کوانتومی قبلی دارد؛ دوم اینکه صنعت فعلی تولید تراشه بهطور کامل برای سیلیکون بهینه شده و همین موضوع، مقیاسپذیری این فناوری را افزایش میدهد.
طبق گزارش منتشرشده، تراشهٔ جدید توانسته به دقتی برسد که از بسیاری از سامانههای کوانتومی پیشین، از جمله راهکارهای مبتنی بر ابررساناها، عملکرد بهتری نشان میدهد. پژوهشگران اعلام کردهاند نرخ خطای ثبتشده به آستانهای رسیده که برای اجرای الگوریتمهای کوانتومی پیچیده و تصحیح خطا کاملاً حیاتی است. این همان نقطهای است که سالها بهعنوان «دیوار عملیاتی» رایانش کوانتومی شناخته میشد.
معماری جدید همچنین امکان کنترل الکتریکی دقیقتر کیوبیتها را فراهم میکند؛ ویژگیای که برای همگامسازی چندین کیوبیت و اجرای عملیات محاسباتی طولانیمدت ضروری است. در بسیاری از تلاشهای پیشین، افزایش تعداد کیوبیتها به معنای افزایش تصاعدی خطا بود، اما در این تراشه، ساختار سیلیکونی کمک کرده تا این مشکل تا حد قابلتوجهی مهار شود.
اهمیت این پیشرفت فقط در ثبت یک رکورد آزمایشگاهی خلاصه نمیشود. اگر این معماری بتواند در مقیاس صنعتی نیز با همین دقت تکرار شود، شرکتهای فناوری میتوانند از خطوط تولید موجود تراشه برای ساخت پردازندههای کوانتومی استفاده کنند؛ موضوعی که هزینهها را کاهش داده و فاصلهٔ میان آزمایشگاه و بازار را کوتاهتر میکند.
کارشناسان معتقدند چنین تراشههایی میتوانند در آینده نزدیک برای حل مسائلی استفاده شوند که حتی قویترین ابررایانههای امروزی از پس آنها برنمیآیند؛ از شبیهسازی دقیق واکنشهای شیمیایی و طراحی دارو گرفته تا بهینهسازی سامانههای پیچیده و حتی رمزنگاری نسل آینده.
به بیان ساده، این تراشه شاید هنوز یک محصول مصرفی نباشد، اما نشان میدهد که رایانش کوانتومی بیش از هر زمان دیگری به مرحلهٔ کاربردی و پایدار نزدیک شده است.