ساخت سریع‌ترین کامپیوتر کوانتومی جهان در چین

دانشمندان چینی ادعا می‌کنند که سریع‌ترین رایانه کوانتومی برنامه‌پذیر جهان را ساخته‌اند که به نظر می‌رسد مسائلی را که در حال حاضر برای رایانه‌های غیر کوانتومی «کلاسیک» قابل حل نیست را می‌تواند حل کند.

پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) به سرپرستی پان جیانوی می‌گویند که یکی از این دستگاه‌های محاسباتی کوانتومی به‌نام Zuchongzhi 2.1، یک میلیون بار از نزدیک‌ترین رقیب خود یعنی پردازنده سیکامور گوگل، قدرتمندتر است. دانشمندان می‌گویند سرعت این رایانه کوانتومی قابل برنامه‌نویسی که به نام یک ریاضیدان قرن پنجم نام‌گذاری شده، ۱۰ میلیون برابر از سریع‌ترین ابررایانه جهان بیشتر است.

فیزیک‌دانان در پژوهش دیگری که در مجله Physical Review Letters منتشر شد، یادآور شدند که علاوه بر این، رایانه کوانتومی فوتونیک بر پایه نور آن‌ها به نام Jiuzhang 2 قادر است محاسبات را ۱۰۰ تریلیون برابر سریع‌تر از سریع‌ترین ابررایانه موجود جهان انجام دهد.

پایه‌ای‌ترین واحد اطلاعات در رایانه‌های معمولی یک بیت است و داده‌ها اصولا در قالب کدهای باینری ۰ و ۱ ذخیره می‌شوند. از دیگر سو، رایانه‌‌های کوانتومی با استفاده از ویژگی‌های خاص کوچک‌‌ترین ذرات جهان، می‌‌توانند در چندین حالت وجود داشته باشند؛ به صورت هم‌زمان هم در حالت ۰ و هم در حالت ۱ یا در هر حالتی بین آن‌ها. دانشمندان می‌گویند این انعطاف‌پذیری ذرات کوانتومی امکان استفاده از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت را فراهم می‌کند که با استفاده از آن‌ها می‌توان هم‌زمان بسیاری از محاسبات مختلف را انجام داد. با وجود آنکه برای دستیابی به محاسبات کوانتومی رویکردهای بسیاری وجود دارد، گروه تحقیقاتی چینی دو دستگاه مختلف ساخته است؛ یکی رایانه‌های کوانتومی فوتونیکی بر پایه نور و دیگری یک رایانه کوانتومی ابررسانا که برای اینکه به طور بهینه کار کند، باید در دمای بسیار پایین نگهداری شود.

در رایانه‌های کوانتومی فوتونیک، فوتون‌‌ها، واحدهای انرژی نور، با آینه‌‌ها، تقسیم‌‌کننده‌های پرتو و تغییردهنده‌های فاز دستکاری می‌‌شوند؛ در حالی که در نوع رایانه کوانتومی، وضعیت کیوبیت‌ها با استفاده از یک میدان الکترومغناطیسی دستکاری می‌‌شود. این دستکاری‌ها کارهایی را روی فوتون‌ها انجام می‌دهد که شبیه به افزودن ۰ و ۱ها در رایانه‌های کلاسیک است و آشکارسازهای تک فوتون به خواندن تغییراتی که فوتون‌ها پشت سر گذاشته‌اند، کمک می‌‌کنند.

شالوده مشترک در هر دو نوع این رایانه‌های کوانتومی این است که آن‌ها چندین حالت کوانتومی را به عنوان ورودی می‌پذیرند؛ حالت‌‌ها را از طریق مداری طی می‌‌کنند و حالت‌های متعددی را به‌عنوان خروجی تحویل می‌دهند. دانشمندان می‌گویند برای نمونه تک فوتون‌ها در رایانه‌‌های کوانتومی فوتونیک، به موازات یک مدار نوری به‌ عنوان ورودی وارد می‌شوند که در آن اجزایی همچون تقسیم‌‌کننده‌های پرتو تداخل فوتون‌ها و تغییر حالت‌های آن‌ها را سبب می‌شود و در نتیجه این تک فوتون‌ها از درگاه‌های خروجی چندگانه خارج می‌شوند.

دانشمندان در این مقاله نوشته‌اند: «برآورد ما این است که عمل نمونه‌گیری که زوچانژی آن را در حدود ۱.۲ ساعت به پایان رساند، با قدرتمندترین ابررایانه‌ها دست‌کم ۸ سال طول می‌کشد.»

بری سندرز، مدیر موسسه علوم و فناوری کوانتومی دانشگاه کلگری کانادا در یک گزارش مرتبط می‌گوید که این دو رایانه کوانتومی آزمایشی «از پس دشوارترین مسائل حال حاضر برمی‌آیند».