خب دوستای باهوش من، بیاین درباره یه اتفاق خیلی جالب تو دنیای تکنولوژی حرف بزنیم – ژاپن بالاخره تونست اولین کامپیوتر کوانتومی‌ش رو که از پایه تا سقف با تکنولوژی‌های خود ژاپن ساخته شده، راه بندازه. این دستگاه عجیب و خفن الان تو دانشگاه اوساکا و تو مرکز اطلاعات کوانتومی و زیست‌شناسی کوانتومی (QIQB) کارش رو رسماً شروع کرده.
حالا چه فرقی با قبلیا داره؟ تا قبل از این، جاپنی‌ها بعضی قطعات رو از بیرون می‌آوردن اما این یکی کوچیک‌ترین پیچ و مهره‌هاش هم ژاپنیه! نرم‌افزارشم که برای اجراش استفاده می‌کنن، کاملاً متن‌باز و ژاپنیه و OQTOPUS صداش می‌کنن – این یعنی مجموعه‌ای از ابزارهای آزاد که همه چیز برای نوشتن و اجرای برنامه‌های کوانتومی رو یه جا جمع کرده است. تازه رابط گرافیکی (همون محیط خوشگل و کاربرپسند) هم داره و طوری درست شده که مستقیم بیاد رو سخت‌افزار کوانتومی سوار شه.
بیاین یه کم بریزیم تو دل این کامپیوتر: قلب ماجرا یک چیپ کوانتومیه که با Qubitهای ابررسانا کار می‌کنه. Qubit همون بیت کوانتومیه! – برعکس بیت‌های عادی که یا صفرن یا یک، اینا با قوانین عجیب کوانتوم می‌تونن هر دو رو همزمان باشن. تازه این Qubitهای ابررسانا از فلزهایی درست شدن که اگه سرمای نزدیک به صفر مطلق (یعنی حدود منفی ۲۷۳ درجه سانتی‌گراد!) بهشون بخوره، مقاومت الکتریکیشون میشه صفر. خفن نیست؟
چیپ مرکزی یا همون QPU (Quantum Processing Unit) – یعنی همون مغز کامپیوتر کوانتومی – رو مؤسسه تحقیقاتی RIKEN ژاپن ساخته و تحویل داده. بقیه چیزهای اصلی مثل بسته‌بندی چیپ، سپر مغناطیسی واسه خنثی کردن مگنتای سرکش، فیلترهای مادون قرمز و فیلترهای باندی، تقویت‌کننده کم‌نویز، یه عالمه کابل و … همه شون رو شرکت‌های ژاپنی جور کردن.
یه بخش بامزه به اسم “لوستر” وجود داره! چرا؟ چون این قطعات رو که کنار هم می‌چینن، ظاهرش شبیه لوستری میشه که از سقف آویزون شده. همه‌ی این قطعه‌ها رو می‌ذارن تو یه یخچال مخصوص به اسم Dilution Refrigerator – این همون دستگاهیه که می‌تونه به دمای خیلی خیلی پایینی برسه تا Qubitها خوب کار کنن. یک یخچال دیگه به اسم Pulse Tube هم دارن که اونم کمک می‌کنه همه‌چیز سرد بمونه. کل این سیستم به یه منبع برق کم‌نویز و کنترلرهای دقیق وصله.
حالا بریم سر اصل داستان: چرا اصلاً هم اینقدر سر کامپیوتر کوانتومی شلوغه؟ داستان اینه که اینا بر پایه فیزیک کوانتوم کار می‌کنن – یعنی همون قوانین متفاوتی که مثلاً می‌گه یک ذره می‌تونه همزمان تو چند حالت و چندجا باشه! کامپیوترهای عادی دونه‌دونه محاسبه می‌کنن، اما کوانتومی‌ها می‌تونن یه عالمه محاسبه رو همزمان انجام بدن. هرچی Qubit بیشتر بچینی، قدرت سیستم وحشتناک‌تر میشه.
کاربردهاش؟ فعلاً دانشمندها فکر می‌کنن می‌تونن کمک کنه داروی جدید پیدا کنن، ترافیک کل شهر رو با یه برنامه‌ریزی بهتر کم کنن، یا حتی مسیرهای بهینه برای شرکت‌های پیکی و لجستیکی رو سریع پیدا کنن. خلاصه اینکه هر کاری که الان از دست قوی‌ترین سوپرکامپیوترها خارجه، اینا یه روزی می‌تونن حل کنن.
البته هنوز کلی چالش هست. مثلاً، اضافه‌کردن Qubit زیاد اصلاً آسون نیست و مهمترین مشکلشون نرخ خطاست – یعنی موقع محاسبات خطا پیش میاد که باعث دردسر میشه. برای همین الان بیشتر تحقیقات روی روش‌های تصحیح خطای کوانتومی (Quantum Error Correction) متمرکزه، که خیالتون راحت باشه – هنوز تا مسیر بدون خطا فاصله داریم!
ژاپنی‌ها این سیستم رو تابستون امسال تو نمایشگاه Expo 2025 اوساکا هم نشون دادن. آدم‌ها می‌تونستن از طریق اینترنت از منزل برنامه‌های ساده کوانتومی روش اجرا کنن و چیزهای جالب دیگه مثل درهم‌تنیدگی کوانتومی (Quantum Entanglement – یعنی حالت‌هایی که ذره‌هاش همدیگه رو از راه دور حس می‌کنن) رو ببینن. خلاصه کلی تجربه تعاملی برا بازدیدکننده‌ها جور شده بود.
در مجموع، ژاپن داره نشون می‌ده که تو این رقابت عجیب کامپیوترهای کوانتومی فقط تماشاگر نیست. خودشون همه‌چی رو ساختن و هیچ وابستگی به قطعات خارجی ندارن. باید دید با این سرعت چه دستاوردهای جدیدی نصیب بشریت میشه!
منبع: +
