ژاپن اولین کامپیوتر کوانتومی کامل خود را در دمای اتاق راه‌اندازی کرد

به گزارش لایو ساینس، Shunkai نخستین سیستم full-stack از این نوع در ژاپن است؛ به این معنا که نرم‌افزار، لایه‌های کنترل و سخت‌افزار مورد نیاز برای دریافت ورودی‌های کاربر و ارائه نتیجه را در اختیار دارد؛ چیزی شبیه به یک کامپیوتر معمولی. در تئوری، این ویژگی باعث می‌شود پژوهشگران بتوانند استفاده‌های عملی‌تری از این دستگاه داشته باشند. تیم سازنده Shunkai قصد دارد طی سال‌های آینده دسترسی کاربران خارجی و پژوهشگران دیگر را نیز به آن فراهم کند.

«کنجی اوموری» مدیر پروژه و استاد علوم فوتومولکولی در مؤسسه علوم مولکولی، در بیانیه‌ای گفت استفاده پژوهشگران از Shunkai می‌تواند در حوزه‌های مختلف صنعت، دانشگاه و دولت در سراسر جهان، آثار زنجیره‌ای ایجاد کند. تیم سازنده این کامپیوتر قصد دارد آن را در یک مرکز موجود برای ابررایانش اشتراکی ادغام کرده و یک مرکز پردازشی هیبریدی کوانتومی-گرافیکی (Quantum-GPU) ایجاد کند.

برخلاف کامپیوترهای سنتی، انواع کوانتومی بر اساس قوانین عجیب فیزیک کوانتومی کار می‌کنند. در سیستم‌های کوانتومی، کیوبیت‌ها که می‌توانند به شکل مدارهای ابررسانا، یون‌های به‌دام‌افتاده یا فوتون‌ها باشند، اجزای بنیادی اطلاعات کوانتومی را تشکیل می‌دهند. این کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت ۱، ۰ یا برهم‌نهی هر دو حالت به‌طور هم‌زمان قرار داشته باشند.

بااین‌حال، کیوبیت‌ها به‌شدت شکننده هستند. حتی اختلالات جزئی محیطی می‌توانند آن‌ها را بی‌ثبات کنند یا اطلاعات ذخیره‌شده در آن‌ها را از بین ببرند؛ بنابراین، دستیابی به دقت بالا همچنان یکی از چالش‌های اصلی محاسبات کوانتومی است. تصور می‌شود نرخ خطا در کیوبیت‌ها حدود یک خطا در هر هزار عملیات باشد، در حالی که این میزان در بیت‌های رایانش کلاسیک حدود یک خطا در هر یک میلیارد یا حتی یک تریلیون عملیات است.

به همین دلیل، بخش بزرگی از پژوهش‌ها به تصحیح خطای کوانتومی اختصاص یافته است. این حوزه تلاش می‌کند با ایجاد افزونگی در نحوه رمزگذاری اطلاعات در کیوبیت‌ها، مشکل ذاتی عدم‌اطمینان آن‌ها را کاهش دهد تا خطاهای کوچک باعث از بین رفتن کل محاسبات نشوند.

هدف کلی این است که ابتدا کیوبیت‌های باکیفیت‌تری ساخته شوند و سپس تعداد کیوبیت‌ها در یک سیستم افزایش یابد تا کامپیوترهای کوانتومی در نهایت بتوانند با سریع‌ترین کامپیوترهای جهان رقابت کنند.

Shunkai که نام خود را از ستاره‌شناس ژاپنی قرن هفدهم، هارومی شیبوکاوا گرفته است، از برخی از این محدودیت‌ها عبور می‌کند. این سیستم جدید ژاپنی به‌جای استفاده از مدارهای فوق‌سرد، از اتم‌های خنثی به‌عنوان کیوبیت استفاده می‌کند که با کمک ابزاری موسوم به موچین‌های نوری به دام انداخته و معلق نگه داشته می‌شوند.