فیزیکدانان اتریشی معماری جدیدی برای کامپیوترهای کوانتومی ایجاد کردند

فیزیکدانان اتریشی معماری جدیدی برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی جهانی ایجاد کرده اند که تعداد کیوبیت های فیزیکی را برای محاسبه مسائل پیچیده ریاضی کاهش می دهد. این توسط سرویس مطبوعاتی دانشگاه اینسبروک گزارش شده است.

بازتاب-‌‌این معماری در ابتدا برای حل مسائل بهینه سازی طراحی شده بود. در روند ایجاد آن، ما آن را تا حد امکان ساده کردیم تا مشکلات را در سریع ترین زمان ممکن حل کنیم. به عنوان مثال، در سیستم ما، کیوبیت های فیزیکی نه تک بیت های داده، بلکه فاصله نسبی بین آنها را رمزگذاری می کنند. این ما را از مشکل تعامل بین تمام سلول های حافظه نجات می دهد.» – پروفسور دانشگاه اینسبروک (اتریش) ولفگانگ لچنر گفت.

رایانه های کوانتومی به دستگاه های محاسباتی ویژه ای گفته می شود که به دلیل به کارگیری اصول مکانیک کوانتومی در کار آنها، قدرت آنها بسیار سریع در حال رشد است. آنها از به اصطلاح کیوبیت ها تشکیل شده اند – سلول های حافظه و ماژول های محاسباتی اولیه که قادر به ذخیره صفر و یک به طور همزمان هستند.

به عنوان یک قاعده، کیوبیت ها می توانند برای مدت زمان بسیار محدودی در این حالت باشند، زیرا برهمکنش های تصادفی با اشیاء جهان اطراف می تواند حالت کوانتومی که در آن قرار دارند را از بین ببرد و پیوندهایی را که آنها را با سلول های حافظه کوانتومی همسایه متحد می کند، بشکند. این یکی از موانع اصلی ایجاد رایانه های پیچیده حاوی چند صد یا هزاران کیوبیت از هر نوع است.

پروفسور لچنر و همکارانش یک رویکرد غیرمعمول ایجاد کرده اند که این مشکل را با معماری جدیدی برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی جهانی حل می کند. منظور دانشمندان از آخرین کلمه، کامپیوترهای کوانتومی است که محاسبات را طبق اصول منطقی کامپیوترهای معمولی انجام می دهند.

فیزیکدانان اتریشی کشف کردند که چنین سیستم‌های محاسباتی را می‌توان بر اساس اصل برابری ریاضی ساخت که بر اساس آن اکثر کیوبیت‌های فیزیکی سیستم نه بیت‌های منطقی، بلکه یک جمع‌سنجی، نوعی فاصله بین سلول‌های اطلاعاتی مجاور را رمزگذاری می‌کنند. این اجازه می دهد تا برخی از انواع عملیات منطقی دو کیوبیتی روی یک کیوبیت فیزیکی انجام شود و همچنین سلول های حافظه را از تداخل محافظت می کند.

این را می توان بر روی هر کامپیوتر کوانتومی فیزیکی، از جمله ماشین های مبتنی بر یون ها، ابررساناها، فوتون ها و اتم های سرد پیاده سازی کرد. مطابق با محاسبات دانشمندان، رویکردی که آنها ایجاد کردند، بسیاری از محاسبات پیچیده کوانتومی، از جمله تبدیل فوریه و شکستن رمزها با استفاده از الگوریتم Shor را به میزان قابل توجهی سرعت می بخشد.

به گفته محققان، آنها در حال کار بر روی زنده کردن این معماری در یک کامپیوتر کوانتومی آزمایشی هستند که در دانشگاه اینسبروک در حال توسعه است. دانشمندان نتیجه گرفتند که آزمایش موفقیت‌آمیز این رویکرد برای محاسبات کوانتومی، دامنه کاربرد عملی سیستم‌های چند کیوبیتی موجود را گسترش می‌دهد.