محققان ام‌آی‌تی با استفاده از کیوبیت‌های فلکسونیوم به دقت بی‌سابقه ۹۹.۹۹۸٪ برای تک کیوبیت‌ها دست یافته‌اند. این دستاورد که رکوردی جدید در محاسبات کوانتومی به شمار می‌رود، نتیجه بهره‌گیری از روش‌های نوین کنترلی است. کیوبیت‌های فلکسونیوم نه تنها مسیر را برای محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا هموارتر می‌کنند، بلکه نمونه‌ای از پیشرفت‌های مهندسی و درک عمیق‌تر از فیزیک بنیادی را ارائه می‌دهند.
ام‌آی‌تی با دقت ۹۹.۹۹۸٪، رکورد محاسبات کوانتومی را شکست
محققان ام‌آی‌تی با ثبت رکورد جهانی جدید ۹۹.۹۹۸٪ برای دقت تک کیوبیت‌ها، به دستاوردی بزرگ در زمینه محاسبات کوانتومی کاربردی رسیده‌اند. این تیم با استفاده از فلکسونیوم، نوعی کیوبیت ابررسانا که به پایداری و مقاومت در برابر نویز معروف است، روش‌های نوآورانه‌ای برای غلبه بر خطاهای رایج در عملیات کوانتومی توسعه داده است. این دستاورد نه تنها مرزهای مهندسی کوانتومی را گسترش می‌دهد، بلکه افق‌های جدیدی را برای کاوش در فیزیک بنیادی می‌گشاید.
مقابله با چالش‌های عملکرد کیوبیت
کیوبیت‌ها، واحدهای اصلی کامپیوترهای کوانتومی، بسیار حساس به نویز و نقص‌های کنترلی هستند. این آسیب‌پذیری‌ها، پیچیدگی و قابلیت اطمینان الگوریتم‌های کوانتومی را محدود می‌کند. برای رفع این چالش‌ها، تیم ام‌آی‌تی بر کاهش خطاهای چرخش معکوس تمرکز کرد. این خطاها در طول عملیات سریع کوانتومی رخ می‌دهند. دیوید روور، دانشجوی دکترا (فارغ‌التحصیل سال ۲۰۲۴)، این تلاش را یک “چالش جذاب” توصیف کرد و بر اهمیت بهبود کنترل کوانتومی تأکید نمود.
تکنیک‌های نوآورانه، مسیری برای پیشرفت
محققان دو تکنیک جدید ارائه دادند: پالس‌های متناسب و مایکروویوهای با قطبش دایره‌ای. با اعمال پالس‌ها در فواصل زمانی دقیق، خطاهای چرخش معکوس قابل پیش‌بینی و اصلاح شدند. همچنین، استفاده از نور با قطبش دایره‌ای مصنوعی، کنترل دقیق‌تری بر وضعیت کیوبیت فراهم کرد و دقت را بهبود چشمگیری بخشید. به گفته روور، این روش‌ها نشان می‌دهند که می‌توان خطاهای چرخش معکوس را، به ویژه برای کیوبیت‌های فرکانس پایین مانند فلکسونیوم، به طور مؤثر مدیریت کرد.
آینده‌ی روشن کیوبیت‌های فلکسونیوم
کیوبیت‌های فلکسونیوم به دلیل مقاومت در برابر نویز و زمان انسجام طولانی‌تر، به عنوان گزینه‌های مناسبی برای پیشرفت محاسبات کوانتومی مطرح شده‌اند. با این حال، فرکانس پایین‌تر این کیوبیت‌ها معمولاً با سرعت گیت پایین‌تر همراه بوده است. تحقیقات جدید تیم ام‌آی‌تی با ارائه گیت‌هایی سریع‌تر و دقیق‌تر از قبل، این محدودیت را به چالش می‌کشد. این تحقیق توازنی بین عملکرد مهندسی و اکتشافات فیزیکی ایجاد می‌کند.
لئون دینگ، دانشجوی دکترا (فارغ‌التحصیل سال ۲۰۲۳)، به قابلیت‌های دوگانه کیوبیت‌های فلکسونیوم اشاره کرد و گفت: “آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که فلکسونیوم کیوبیتی است که هم از اکتشافات فیزیکی جالب پشتیبانی می‌کند و هم عملکرد مهندسی بالایی ارائه می‌دهد.” این کار بر اساس دستاوردهای قبلی این تیم، از جمله دقت ۹۹.۹۲٪ برای گیت دو کیوبیتی که سال گذشته به دست آمد، استوار است.
پیامدهایی برای محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا
این پیشرفت، تأثیرات قابل توجهی بر توسعه محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا خواهد داشت. تیم ام‌آی‌تی با استفاده از استراتژی‌های مستقل از پلتفرم برای کاهش اثرات چرخش معکوس، زمینه را برای دستیابی به کنترل کوانتومی با دقت بالا فراهم کرده است. با پیشرفت فناوری تصحیح خطای کوانتومی، مانند تراشه کوانتومی Willow گوگل، کار ام‌آی‌تی گامی اساسی به سوی سیستم‌های کوانتومی کاربردی و مقیاس‌پذیر است.
ویلیام دی. اولیور، استاد فیزیک در ام‌آی‌تی، این تحقیق را به دلیل رویکرد نوآورانه‌اش ستایش کرد و بیان داشت که این تحقیق تکنیک‌های کنترل پیشرفته را با درک عمیق از دینامیک کیوبیت ترکیب می‌کند. او افزود: “این تحقیق بر اساس کار قبلی ما با کنترل کیوبیت غیر-آدیاباتیک ساخته شده، آن را برای یک کیوبیت جدید – فلکسونیوم – به کار می‌گیرد و ارتباط زیبایی با دینامیک چرخش معکوس برقرار می‌کند.”
این نقطه عطف نه تنها استاندارد جدیدی برای دقت تک کیوبیتی تعریف می‌کند، بلکه مسیر دستیابی به تمام پتانسیل محاسبات کوانتومی را هموارتر می‌سازد.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: interesting engineering
