گام بلند مایکروسافت به سمت انقلاب کوانتومی

تینا مزدکی_ محققان مایکروسافت برای اولین بار از کیوبیت‌های توپولوژیک استفاده کرده‌اند که اطلاعات را در یک حالت خاص از ماده ذخیره می‌کند. این پیشرفت می‌تواند یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در محاسبات کوانتومی باشد، چرا که پردازنده Majorana ۱ طوری طراحی شده است که می‌تواند تا یک میلیون کیوبیت را پشتیبانی کند، که این ظرفیت می‌تواند در زمینه‌های مختلفی مانند شکستن کدهای رمزنگاری یا حتی ساخت داروها و مواد جدید به کار آید.

چرا محاسبات کوانتومی مهم هستند؟

برخلاف کامپیوترهای معمولی که اطلاعات را در بیت‌ها ذخیره می‌کنند (که می‌توانند فقط ۰ یا ۱ باشند)، در محاسبات کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌شود. این کیوبیت‌ها به دلیل ویژگی‌های مکانیک کوانتوم می‌توانند ترکیبی از ۰ و ۱ باشند. به این ترتیب، کامپیوترهای کوانتومی قادرند محاسبات پیچیده‌ای را که در کامپیوترهای معمولی زمان زیادی می‌برد، سریع‌تر انجام دهند.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های محاسبات کوانتومی، ساخت کیوبیت‌ها و استخراج اطلاعات از آن‌هاست. تعاملات بیرونی می‌تواند باعث تخریب وضعیت‌های حساس کوانتومی شود. به همین دلیل، محققان به دنبال روش‌های مختلفی برای ساخت کیوبیت‌ها بوده‌اند، از جمله استفاده از اتم‌ها یا جریان‌های الکتریکی در ابررساناها.

استفاده از ذرات Majorana

مایکروسافت به جای روش‌های رایج، از ذراتی به نام Majorana برای ساخت کیوبیت‌های توپولوژیک استفاده کرده است. این ذرات نخستین بار توسط فیزیکدان ایتالیایی Ettore Majorana در سال ۱۹۳۷ شناسایی شدند و در مواد خاصی به نام ابررسانای توپولوژیک از آن‌ها یاد می‌شود. این ذرات به طور طبیعی در دماهای بسیار پایین و در شرایط خاصی قابل مشاهده هستند.

مایکروسافت از یک جفت سیم بسیار ریز برای قرار دادن ذرات Majorana در انتهای آن‌ها استفاده کرده است. این کیوبیت‌ها ویژگی خاصی دارند. در برابر تداخل‌های بیرونی مقاوم هستند و می‌توان آن‌ها را بدون خطا اندازه‌گیری کرد. در واقع، یکی از مهم‌ترین مزایای این کیوبیت‌ها این است که می‌توانند خطاهای رایج در دیگر طراحی‌های کوانتومی را از بین ببرند.

چالش‌های پیش رو

البته با اینکه این کیوبیت‌ها مزایای زیادی دارند، هنوز مشکلاتی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، خطاهایی است که در عملیات T-gate رخ می‌دهد. بنابراین، پردازنده‌های مایکروسافت فعلا تقریباً بدون خطا هستند. اما خوشبختانه اصلاح این نوع خطاها نسبت به دیگر پلتفرم‌های کوانتومی ساده‌تر است. مایکروسافت قصد دارد با توسعه‌ی پردازنده‌هایی با کیوبیت‌های بیشتر، گام‌های بزرگتری در زمینه محاسبات کوانتومی بردارد. با پیشرفت این تکنولوژی، شاهد تحولی در حوزه‌های مختلف از جمله رمزنگاری و داروسازی خواهیم بود. تحقیقات در مورد ذرات Majorana نیز همچنان در دانشگاه‌ها ادامه خواهد داشت تا این تکنولوژی روز به روز پیشرفته‌تر شود.

منبع: wired

۲۲۷۳۲۳