قدرتمندترین سیستم کوانتومی مبتنی بر یون جهان ساخته شد
دستاورد بزرگ چین؛
محققان چینی با طراحی قدرتمندترین سیستم محاسباتی کوانتومی مبتنی بر یون در جهان، راه توسعه کامپیوتر های کوانتومی مقیاس پذیر را هموار کردند.
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری ایندکس ایران به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، یک گروه تحقیقاتی به رهبری دوان لومینگ در موسسه علوم اطلاعات میان رشته ای دانشگاه تسینگ هوا در چین، قدرتمندترین سیستم محاسباتی کوانتومی مبتنی بر یون در جهان را ساخته اند. دستاورد مهمی که راه را برای توسعه کامپیوتر های کوانتومی مقیاس پذیر در آینده هموار می کند.
رایانه های کوانتومی که به عنوان مرز بعدی محاسبات در نظر گرفته می شوند، نویدبخش محاسبات سریع تری هستند که می تواند به بشریت در حل چالش های پزشکی، نجوم و تغییرات آب و هوایی کمک کند. این دستاورد با استفاده از بیت کوانتومی یا کیوبیت برای ذخیره اطلاعات به دست می آید.
برخلاف بیت های کلاسیک در رایانه های مبتنی بر سیلیکون، که می توانند در حالت «روشن» یا «خاموش» باشند، کیوبیت ها می توانند همزمان روشن و خاموش باشند در حالی که محدوده ای از حالت ها را در بین خود اشغال می کنند، که به عنوان برهم نهی نیز شناخته می شود. این به الگوریتم های کوانتومی اجازه می دهد تا اطلاعات را در کسری از زمانی که حتی برای سریع ترین ابررایانه های جهان طول می کشد پردازش کنند.
سیستم های کوانتومی مبتنی بر یون، یون ها یا ذرات باردار را با استفاده از میدان های الکترومغناطیسی معلق می کند و به عنوان کیوبیت در یک سیستم کوانتومی استفاده می کند. با این حال، کار قبلی در این زمینه نشان داده است که اگرچه اطلاعات کوانتومی را می توان با استفاده از حرکت جمعی یون ها منتقل کرد، اما این سیستم برای افزایش مقیاس مناسب نیست.
همانطور که مقیاس گذاری رایانه های مبتنی بر سیلیکون به دستیابی به محاسبات پیچیده کمک می کند، مقیاس پذیری در محاسبات کوانتومی نیز مهم است. برای غلبه بر این چالش با یون ها، محققان از سیستم های یون به دام افتاده استفاده کرده اند.
در چنین سیستمی، محققان از یک کریستال یونی تک بعدی استفاده می کنند که یون ها را در ساختار شبکه ای درون خود متصل می کند، از این رو سیستم یون به دام افتاده نامیده می شود. این رویکرد در میان فیزیکدانان کوانتومی که تاکنون به شبیه سازی با 61 یون دست یافته اند، بسیار محبوب است.
محققان تیم دوان در دانشگاه تسینگ هوا با به دام انداختن و سرد کردن یک کریستال دو بعدی با 512 یون، برای نخستین بار رکورد جدیدی را در زمینه علوم کوانتومی ثبت کردند.
این دستاورد توسط بازبینان به عنوان «نقطه عطفی برای شناسایی» در مجله ای که دوان و همکارانش یافته های تحقیقات خود را در آنجا منتشر کردند، تحسین شد.
با توجه به اینکه مقیاس پذیری با یون ها یک مشکل در محاسبات کوانتومی محسوب می شد حرکت محققین چینی به سمت سیستم های کوانتومی مقیاس پذیر یک دستاورد مهم است. محققان این توانایی را در یک سیستم شبیه سازی کوانتومی پایدار نشان دادند که یکی از منتقدان مقاله آن را بزرگترین شبیه سازی جهان نامید.
شبیه ساز های کوانتومی دستگاه هایی هستند که به محققان کمک می کنند تا با تجزیه و تحلیل اثرات کوانتومی، پاسخ هایی در مورد سیستم های مدل کوانتومی پیدا کنند. آنها ابزار های محبوبی در بین محققان هستند، زیرا می توانند به پیشرفت دانش علمی در مورد سیستم های کوانتومی کمک کنند
محققان همچنین شبیه سازی دیگری را با استفاده از کیوبیت های 300 یونی برای تکمیل موفقیت آمیز محاسبات کوانتومی انجام دادند. توانایی محاسباتی چنین سیستمی قبلاً نجومی بود و بسیار فراتر از توانایی های رایانه های کلاسیک بود.
این تحقیق چین را به ساخت کامپیوتر های کوانتومی در مقیاس بزرگ در آینده نزدیک می کند، منطقه ای که در آن به طور مستقیم با ایالات متحده رقابت می کند. جالب اینجاست که دوان، دانشجوی دکترا از دانشگاه علم و صنعت چین، 15 سال در ایالات متحده تدریس کرد و سپس در سال 2018 به چین بازگشت.
یافته های تحقیق این هفته در مجله نیچر منتشر شد.
آیا شما به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد "قدرتمندترین سیستم کوانتومی مبتنی بر یون جهان ساخته شد" هستید؟ با کلیک بر روی اجتماعی، آیا به دنبال موضوعات مشابهی هستید؟ برای کشف محتواهای بیشتر، از منوی جستجو استفاده کنید. همچنین، ممکن است در این دسته بندی، سریال ها، فیلم ها، کتاب ها و مقالات مفیدی نیز برای شما قرار داشته باشند. بنابراین، همین حالا برای کشف دنیای جذاب و گسترده ی محتواهای مرتبط با "قدرتمندترین سیستم کوانتومی مبتنی بر یون جهان ساخته شد"، کلیک کنید.