گوگل از جدیدترین دستاورد خود در حوزه محاسبات کوانتومی، تراشه کوانتومی Willow، رونمایی کرد. این تراشه با قابلیت تصحیح خطای نمایی و سرعتی فراتر از ابررایانه‌ها در برخی وظایف، نویدبخش انقلابی در این حوزه است.
رونمایی از Willow: نگاهی به آینده‌ی کوانتومی گوگل
تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل از Willow، تراشه‌ی محاسبات کوانتومیِ پیشگامانه‌ای رونمایی کرده است که نقطه‌ی عطفی در مسیرِ تحققِ پتانسیل‌های محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود. این صرفاً یک پیشرفتِ جزئی نیست؛ Willow قابلیتِ تصحیح خطاها به صورت نمایی و عملکردی فراتر از اَبَررایانه‌های کلاسیک در انجامِ محاسباتِ خاص را به نمایش می‌گذارد و نویدِ آینده‌ای را می‌دهد که در آن، مسائلِ پیچیده‌یِ تاکنون لاینحل، قابلِ حل خواهند شد. اما چه چیزی این فناوری را تا این حد متمایز می‌کند و چرا چنین شور و شوقی برانگیخته است؟ بیایید به مفاهیمِ اصلیِ پشتِ تلاش‌های کوانتومی گوگل بپردازیم.
فراتر از محاسبات کلاسیک: ورود به دنیای کوانتوم
رایانه‌های سنتی یا «رایانه‌های کلاسیک» با بیت‌ها کار می‌کنند که اطلاعات را به صورت ۰ یا ۱ نمایش می‌دهند. اما محاسبات کوانتومی بر پایه‌ی اصلی کاملاً متفاوت و با استفاده از بیت‌های کوانتومی یا «کیوبیت‌ها» عمل می‌کند. این کیوبیت‌ها از ویژگی‌های شگفت‌انگیزِ مکانیک کوانتومی بهره می‌برند و می‌توانند به طور همزمان در حالت برهم‌نهیِ ۰ و ۱ باشند. همین تفاوتِ بنیادی، دریچه‌ای به سوی قدرتِ محاسباتیِ بی‌سابقه‌ای می‌گشاید.
کیوبیت‌ها: آجرهای سازنده‌ی کوانتومی
جادوی کیوبیت‌ها در تواناییِ آنها برای مجسم کردنِ چندین حالت به طور همزمان از طریق برهم‌نهی نهفته است. به علاوه، کیوبیت‌ها می‌توانند درهم‌تنیده شوند، یعنی سرنوشتِ آنها به هم گره خورده و روابطِ پیچیده‌ای بین آنها ایجاد می‌شود. این درهم‌تنیدگی، امکاناتِ محاسباتی را دوچندان می‌کند و رایانه‌های کوانتومی را قادر می‌سازد تا انبوهی از حالات را به طور همزمان بررسی کنند. این موازی‌سازیِ ذاتی به آنها اجازه می‌دهد تا با مسائلِ خاص به صورت نمایی سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک مقابله کنند.
از ساخت تا خنک‌سازیِ عمیق: سفر تراشه‌ی کوانتومی
ایجاد این تراشه‌های کوانتومی فرآیندی بسیار پیچیده است. برخلافِ صنعتِ تراشه‌ی کلاسیک که به خوبی جا افتاده است، گوگل کیوبیت‌های خود را به صورت داخلی و با استفاده از مدارهای مجتمعِ ابررسانا می‌سازد. این مدارها با مواد و فرآیندهای ساختِ ویژه‌ای به دقت طراحی شده‌اند تا کیوبیت‌های باکیفیتی تولید کنند که قابلیتِ کنترل و یکپارچه‌سازی در دستگاه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر را داشته باشند.
حفاظت در برابر نویز: صیانت از ظرافتِ کوانتومی
رایانه‌های کوانتومی به اختلالات یا «نویز» از منابعی مانند امواج رادیویی، میدان‌های الکترومغناطیسی و حتی گرما بسیار حساس هستند. برای کاهشِ این اختلالات، تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل پوششی ویژه، مانندِ یک استودیویِ ضدِصدا برایِ هنرمندانِ ضبط، توسعه داده است. این محافظ، فرآیندهایِ ظریفِ کوانتومی را از تداخلِ خارجی محفوظ می‌دارد و یکپارچگیِ محاسبات را تضمین می‌کند. این امر شاملِ مهندسیِ مکانیکی و الکترومغناطیسیِ پیچیده‌ای، از انتخابِ مواد گرفته تا جانماییِ دقیقِ مدارها، می‌شود.
سیم‌کشیِ دنیای کوانتوم: مسیرهای کنترل
کنترل یک رایانه‌ی کوانتومی مستلزمِ ارسالِ سیگنال از طریق تغییراتِ شدیدِ دما است. سیگنال‌های مایکروویو برای کنترل کیوبیت‌ها استفاده می‌شوند و این سیگنال‌ها از طریق سیم‌های اختصاصی از دمای اتاق به محیطِ بسیار سردِ کیوبیت‌ها منتقل می‌شوند. این سیم‌ها برای ارسالِ سیگنالِ کارآمد و دقیق با دقتِ بالا انتخاب می‌شوند، و فیلترهایِ اضافی، کیوبیت‌ها را از نویزِ خارجی محافظت می‌کنند.
یخچال رقیق‌سازی: جهانی از سرما
کیوبیت‌های ابررسانا برای عملکردِ صحیح به دماهای بسیار پایین، سردتر از فضایِ بیرون، نیاز دارند. این محیطِ بسیار سرد با استفاده از یخچالِ رقیق‌سازی فراهم می‌شود. درونِ این تجهیزاتِ اختصاصی، فلزاتِ ابررسانا واردِ حالتِ مقاومتِ صفر می‌شوند، جایی که الکتریسیته بدون اتلافِ انرژی جریان می‌یابد. این محیطِ بسیار سرد، نویزِ حرارتی را به حداقل می‌رساند و به کیوبیت‌ها اجازه می‌دهد تا خواصِ کوانتومیِ خود را حفظ کرده و محاسباتِ پیچیده را انجام دهند.
Willow گامی مهم در نقشه‌ی راهِ محاسبات کوانتومیِ گوگل است. اگرچه هنوز در مراحلِ اولیه‌ی خود است، محاسباتِ کوانتومی نویدِ بزرگی را در خود دارد. نمایشِ قابلیتِ تصحیحِ خطای نمایی و سرعتِ محاسباتیِ برترِ Willow برایِ وظایفِ خاص، نگاهی گذرا به آینده‌ای ارائه می‌دهد که در آن رایانه‌های کوانتومی می‌توانند زمینه‌هایی از پزشکی و علمِ مواد گرفته تا هوشِ مصنوعی را دگرگون کنند و راه‌حل‌هایی را برایِ مسائلی که قبلاً دور از دسترس بودند، فراهم کنند. سفر از آزمایشگاه به کاربردهایِ عملی ادامه دارد، اما با پیشرفت‌هایی مانندِ Willow، آینده‌ی کوانتومی به طورِ فزاینده‌ای قابلِ لمس می‌شود.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: google
