امروزه کوانتوم به لطف پیشرفت هایی که کرده، می تواند باز هم نسل جدیدی از کامپیوترها را بیافریند. کامپیوترهای کوانتومی به طور نظری قادر به شبیه سازی برهمکنش های ملکول ها در سطحی حتی بالاتر از ابرکامپیوترهای امروزی هستند. چنین محاسباتی می توانند شیمی، زیست شناسی و علم مواد را متحول کنند، اما توسعه ی کامپیوترهای کوانتومی با توانایی افزایش تعداد بیت های کوانتومی یا همان کیوبیت ها که رمزگشایی و ذخیره شده و به حجم عظیمی از داده ها دست می یابند، محدود شده است.
ابداع معماری جدیدی برای چیپ: یک گام نزدیکتر به کامپیوترهای کوانتومی
در مقاله ای که این هفته در ژورنال فیزیک کاربردی چاپ شد، تیمی از محققان در موسسه ی تحقیقاتی جورجیا، دستگاه جدیدی را معرفی کردند که قراردادن تعداد بیشتری از الکترون ها را در یک چیپ امکان پذیر می کند؛ گام بسیار مهمی که می تواند دانسیته ی کیوبیت را افزایش داده و ما را یک قدم به کامپیوترهای کوانتومی نزدیکتر کند.
نیکلاس گایز، پژوهشگر ارشد این پروژه می گوید: ” برای نوشتن حالت کوانتومی سیستمی با تنها ۳۰۰ کیوبیت، به ۳۰۰^۲ (۲ به توان ۳۰۰) عدد نیاز است: تقریباً معادل تعداد پروتون های شناخته شده در کائنات! واضح است که هیچ یک از کامپیوترهای امروزی قادر به محاسبه ی این حجم از اعداد نیستند و این همان دلیلی است که شبیه سازی کامل حتی یک سیستم متوسط کوانتومی را غیرممکن می کند، بنابراین برای شبیه سازی ملکول های پیچیده ی شیمی، قطعاً به کامپیوترهای کوانتومی نیاز خواهیم داشت.”
بگذارید کمی مسئه را باز کنیم: کامپیوترهای امروزی از بیت های کلاسیکی استفاده می کنند، در حالیکه کامپیوترهای کوانتومی از بیت های کوانتومی یا همان کیوبیت ها(qbits) برای ذخیره ی اطلاعات استفاده می کنند. همان طور که همه ی ما میدانیم، بیت های کلاسیکی از ۰ و ۱ استفاده می کنند، اما یک کیوبیت از یک ویژگی خارق العاده ی کوانتومی استفاده کرده و در آن واحد می تواند هم ۰ و هم ۱ باشد! این ویژگی “انطباق” نامیده شده و رمزگشایی حجم بسیار بیشتری از اطلاعات را امکان پذیر می کند. از آنجایی که کیوبیت ها می توانند با یکدیگر و به روشی که بیت های کلاسیکی قادر نیستند، همبسته شوند، می توان به کمک آنها محاسبات بزرگ موازی را انجام داد. چالشی که در این زمینه با آن مواجه هستیم، رشد و بزرگ سازی این تکنولوژی است، درست مثل حرکت از اولین ترانزیستورها به اولین کامپیوترها!