کیوبیت‌های توپولوژیکی جدید محاسبات کوانتومی را متحول می‌کند

زهرا وجدانی؛ مایکروسافت پس از دو دهه تحقیق و توسعه در حوزه محاسبات کوانتومی، با رونمایی از Majorana ۱، نخستین تراشه کوانتومی مبتنی بر معماری توپولوژیکی، به یکی از مهم‌ترین دستاورد‌های خود در این زمینه دست یافته است.

این فناوری که از ماده‌ای جدید برای ایجاد نوعی نوین از کیوبیت‌ها (واحد پردازش کوانتومی) بهره می‌برد، می‌تواند روند توسعه رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و قابل‌اعتماد را تسریع کند. مایکروسافت این پیشرفت را نقطه عطفی در گذار از تحقیقات علمی به نوآوری‌های فناورانه می‌داند.

مزایای کیوبیت‌های توپولوژیکی مایکروسافت

یکی از چالش‌های اصلی در توسعه رایانه‌های کوانتومی، پایدارسازی کیوبیت‌ها و کاهش خطای آنهاست. کیوبیت‌های توپولوژیکی که مایکروسافت توسعه داده است، برخلاف سایر روش‌های رایج، به صورت دیجیتالی کنترل می‌شوند و سرعت بالایی دارند. این ویژگی می‌تواند امکان مقیاس‌پذیری پایدار و دستیابی به یک میلیون کیوبیت را که برای انجام محاسبات پیچیده کوانتومی ضروری است، فراهم کند.

بااین‌حال، این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارد و تا زمانی که پردازنده‌های کوانتومی (QPU) بتوانند در مراکز داده در کنار پردازنده‌های گرافیکی (GPU) که امروزه برای توسعه هوش مصنوعی به کار می‌روند، مورد استفاده قرار گیرند، سال‌ها تحقیق و توسعه مهندسی لازم خواهد بود.

اهداف و پیامد‌های راهبردی محاسبات کوانتومی

مایکروسافت امیدوار است تا پایان این دهه یک رایانه کوانتومی در مقیاس کاربردی بسازد که قادر به حل مسائلی باشد که رایانه‌های کلاسیک از انجام آنها ناتوانند. به گفته جیسون زاندر، معاون اجرایی مایکروسافت، این فناوری را می‌توان با تحولاتی همچون گذار از لامپ‌های خلأ به نیمه‌هادی‌ها مقایسه کرد.

مایکروسافت بر این باور است که رایانش کوانتومی می‌تواند کاربرد‌های گسترده‌ای در حوزه‌های علمی و صنعتی داشته باشد، از جمله:

توسعه کاتالیزور‌های جدید برای تجزیه میکروپلاستیک‌ها و کمک به حل بحران آلودگی محیط‌زیست

افزایش باروری خاک و بهبود عملکرد کشاورزی از طریق طراحی کود‌های نوین

ساخت بتن‌های خودترمیم که می‌توانند به طور خودکار ترک‌ها را ترمیم کنند

ابعاد ژئوپلیتیکی محاسبات کوانتومی؛ رقابت آمریکا و چین

علاوه بر کاربرد‌های علمی و صنعتی، توسعه یک رایانه کوانتومی پایدار می‌تواند پیامد‌های ژئوپلیتیکی گسترده‌ای داشته باشد. از جمله، چنین سیستمی قادر خواهد بود رمزگذاری‌های متداول اینترنت را بشکند، سناریویی که به آن "Q-day" گفته می‌شود.

به دلیل اهمیت راهبردی این فناوری، آمریکا و چین رقابتی فشرده برای توسعه رایانش کوانتومی دارند. در همین راستا، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا (DARPA) مایکروسافت و شرکت PsiQuantum را برای ارزیابی امکان ساخت رایانه‌های کوانتومی صنعتی با سرعتی بیش از پیش‌بینی‌های رایج انتخاب کرده است.

چالش‌ها و تردید‌ها درباره موفقیت مایکروسافت

باوجود هیجان ناشی از اعلام این دستاورد، برخی کارشناسان معتقدند هنوز برای نتیجه‌گیری نهایی زود است. مقاله مایکروسافت در نشریه Nature منتشر شده، اما داوران علمی آن یافته‌ها را مشروط ارزیابی کرده‌اند. همچنین، سابقه‌ای از اشتباهات در این مسیر وجود دارد؛ از جمله، در سال ۲۰۱۸ مایکروسافت مجبور شد یک مقاله علمی مشترک را به دلیل ناهماهنگی در داده‌ها پس بگیرد.

استیو بریرلی، مدیرعامل شرکت محاسبات کوانتومی Riverlane، در این زمینه می‌گوید: "هنوز این یافته‌ها قطعی نیستند، اما بدون شک به پیشرفت در رقابت برای ساخت نخستین رایانه کوانتومی دارای تصحیح خطا کمک خواهند کرد. "

آینده رایانش کوانتومی؛ امیدواری محتاطانه

در حال حاضر، شرکت‌هایی مانند گوگل، آی‌بی‌ام و Quantinuum در حال توسعه سیستم‌هایی با تعداد بیشتری کیوبیت عملیاتی هستند و برخی محاسبات کوانتومی پایه‌ای را انجام داده‌اند. بااین‌حال، به گفته جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، هنوز ۲۰ سال با رایانه‌های کوانتومی کاربردی فاصله داریم.

پیشرفت مایکروسافت در این حوزه انگیزه‌ای جدید برای صنعت محاسبات کوانتومی ایجاد کرده است، اما برخی کارشناسان برنامه پنج‌ساله این شرکت را خوش‌بینانه می‌دانند. یکی از فیزیکدانان برجسته در این زمینه می‌گوید: "از نظر من این هدف امکان‌پذیر است، اما پنج سال، برآوردی بسیار خوش‌بینانه به نظر می‌رسد. "

صبر، رمز موفقیت در کوانتوم

اگرچه هنوز سال‌ها تا دستیابی به رایانه‌های کوانتومی عملیاتی و پرقدرت باقی مانده است، اما دستاورد مایکروسافت نشان می‌دهد که پشتکار در علم و فناوری، در نهایت به ثمر خواهد نشست. شاید تحقق کامل وعده‌های محاسبات کوانتومی به زمان نیاز داشته باشد، اما مایکروسافت تاکنون نشان داده که در این مسیر صبر و استقامت، کلید پیشرفت‌های بزرگ است.

انتهای پیام/