دانشمندان گام مهمی برای عملیتر شدن رایانش کوانتومی برداشتهاند؛ یک شرکت آلمانی موفق شده نمونهای از رایانه کوانتومی مبتنی بر کیوبیتهای الماسی بسازد که برخلاف بسیاری از سیستمهای کوانتومی فعلی، بدون نیاز به تجهیزات خنککننده فوقالعاده پیچیده و در دمای اتاق کار میکند. این دستاورد میتواند مسیر توسعه رایانههای کوانتومی کوچکتر، قابلحملتر و کاربردیتر را هموار کند.
رایانههای کوانتومی امروزی معمولاً برای حفظ حالت کوانتومی کیوبیتها به دماهای بسیار پایین نزدیک به صفر مطلق نیاز دارند؛ شرایطی که استفاده از آنها را دشوار، پرهزینه و محدود به آزمایشگاههای بزرگ میکند. اما فناوری جدید با استفاده از مرکزهای تهی جای خالی نیتروژن (Nitrogen-Vacancy یا NV) در الماس مصنوعی تلاش کرده تا این محدودیت را برطرف کند.
الماس؛ مادهای مناسب برای نسل جدید کیوبیتها
در این فناوری، نقصهای بسیار کوچک در ساختار کریستالی الماس بهعنوان کیوبیت عمل میکنند. این نقصها که شامل یک اتم نیتروژن در کنار یک جای خالی در شبکه اتمی الماس هستند، میتوانند اطلاعات کوانتومی را ذخیره و پردازش کنند و در شرایط دمای اتاق نیز پایداری مناسبی داشته باشند.
شرکت آلمانی Saxon Q اعلام کرده با استفاده از روش جدیدی در ساخت الماس مصنوعی، توانسته کنترل بهتری روی این کیوبیتها ایجاد کند. یکی از نوآوریهای این روش، افزودن گوگرد در فرآیند تولید الماس است که به گفته شرکت، باعث بهبود کنترل حالت بار الکتریکی و افزایش دقت عملکرد کیوبیتها شده است.
رایانه کوانتومی بدون نیاز به سرمایش پیچیده
یکی از بزرگترین مزیتهای این سیستم، حذف نیاز به تجهیزات سرمایشی عظیم است. بسیاری از رایانههای کوانتومی مبتنی بر ابررساناها به سیستمهای خنککننده بسیار گرانقیمت نیاز دارند، اما مدل جدید میتواند در محیط معمولی و حتی با اتصال به برق شهری فعالیت کند.
این ویژگی میتواند امکان استفاده از رایانههای کوانتومی را در محیطهایی خارج از آزمایشگاههای تخصصی فراهم کند. برای مثال، پردازش کوانتومی نزدیک به محل استفاده در حوزههایی مانند رباتیک، خودروهای خودران و سیستمهای لبه (Edge Computing) میتواند از کاهش تأخیر ارتباطی بهره ببرد.
پشتیبانی از ۱۲۸ کیوبیت و برنامه برای توسعه بیشتر
بر اساس اطلاعات منتشرشده، نخستین نسخه این رایانه کوانتومی قادر به پشتیبانی از ۱۲۸ کیوبیت بوده و شرکت سازنده برنامه در حال توسعه مدلهای آینده با ظرفیت بالاتر، از جمله نمونههای ۵۱۲ کیوبیتی است. هدف بلندمدت این شرکت رسیدن به سیستمهایی با بیش از ۱۰ هزار کیوبیت پس از سال ۲۰۳۰ اعلام شده است.
با این حال، افزایش تعداد کیوبیتها تنها چالش موجود نیست. یکی از مشکلات اصلی در رایانش کوانتومی، ایجاد ارتباط مؤثر میان تعداد زیادی کیوبیت و حفظ دقت پردازش در مقیاس بزرگ است. کارشناسان معتقدند فناوریهای مبتنی بر الماس هنوز برای تبدیل شدن به رایانههای کوانتومی عمومی و قدرتمند، مسیر طولانی در پیش دارند.
آینده رایانش کوانتومی با کیوبیتهای الماسی
رایانههای کوانتومی مبتنی بر الماس یکی از چندین مسیر تحقیقاتی برای ساخت نسل آینده پردازندههای کوانتومی هستند. در حالی که شرکتهایی مانند IBM و گوگل روی معماریهای متفاوتی مانند کیوبیتهای ابررسانا کار میکنند، فناوری NV در الماس به دلیل امکان فعالیت در دمای اتاق و پایداری بالا، توجه بسیاری از پژوهشگران را جلب کرده است.
اگر این فناوری بتواند مشکل مقیاسپذیری را حل کند، ممکن است در آینده رایانههای کوانتومی از تجهیزات عظیم آزمایشگاهی فاصله بگیرند و به ابزارهایی کوچکتر و کاربردیتر برای صنایع مختلف تبدیل شوند.
منبع: techradar.com
