پارادایم اطلاعات باینری شکسته شد

فیزیکدانان یک رایانه کوانتومی جدید-بدون باینری- ساخته‌اند که از طیف وسیعی از اتم‌ها استفاده می‌کند.

به گزارش هفت‌گرد و به نقل از آی‌ای، اخیراً پیشرفت‌های کوانتومی زیادی صورت گرفته است که هرکدام نویدبخش پیشرفت‌های کلیدی برای این فناوری جدید هستند.

در ماه مه ۲۰۲۲، تیمی از محققان دانشگاه “اینسبروک” اتریش، دانشگاه “RWTH آخن” و موسسه تحقیقاتی “فورشونگ‌سنتروم یولیش”(Forschungszentrum Jülich) در آلمان، روشی را پیشنهاد کردند که می‌تواند منجر به ظهور رایانه‌های کوانتومی بدون خطا شود. این روش شامل یک عملیات محاسباتی است که شامل دو بیت کوانتومی منطقی است و می‌تواند برای هر نوع عملیاتی به کار گرفته شود.

سپس همین چهار روز پیش، دانشمندان با کمک مالی بنیاد “سایمونز”، فازی از ماده را تولید کردند که به گونه‌ای رفتار می‌کند که گویا در ابعاد دو زمانه وجود دارد و گزارش دادند که اطلاعات ذخیره‌شده در فاز جدید عجیب ماده به مراتب بیشتر از اطلاعاتی که با تنظیمات معمولی در حال حاضر در رایانه‌های کوانتومی ذخیره می‌شوند، در برابر خطا محافظت می‌شود.

شکستن الگوی باینری

اکنون تیم دانشگاه “اینسبروک” اتریش، یک رایانه کوانتومی را مهندسی کرده است که فراتر از اطلاعات باینری – صفر و یک – رفته است و منابع محاسباتی اضافی را که مدت‌هاست در تقریباً همه دستگاه‌های کوانتومی امروزی پنهان مانده بودند، باز می‌کند.

“مارتین رینگباوئر” فیزیکدان تجربی از دانشگاه “اینسبروک” توضیح داد: اجزای سازنده رایانه‌های کوانتومی چیزی بیش از باینری هستند. محدود کردن آنها به سیستم‌های باینری مانع از آن می‌شود که این دستگاه‌ها به پتانسیل واقعی خود برسند.

این تیم یک رایانه کوانتومی ساخته است که می‌تواند محاسبات دلخواه را با ارقام کوانتومی(qudits) انجام دهد و در نتیجه قدرت محاسباتی بیشتری را با ذرات کوانتومی کمتر فراهم کند.

اما این محققان چگونه این کار را کردند؟

در رایانه کوانتومی اینسبروک، اطلاعات در اتم‌های کلسیم به دام افتاده‌ منفرد ذخیره می‌شود. هر یک از این اتم‌ها به طور طبیعی دارای هشت حالت مختلف هستند که معمولاً تنها دو مورد از آنها برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود. در واقع اکنون تقریباً تمام رایانه‌های کوانتومی موجود، به حالت‌های کوانتومی بیشتر از آنچه برای محاسبات استفاده می‌کنند، دسترسی دارند.

استفاده از پتانسیل کامل اتم‌ها

فیزیکدانان با مهندسی یک رایانه کوانتومی که می‌تواند از پتانسیل کامل این اتم‌ها استفاده کند، یک رایانه کوانتومی کامپیوتری برتر ساخته‌اند که می‌تواند به دستاوردهای بسیار بیشتری دست یابد و در عین حال به اندازه همتایان معمولی خود قابل اعتماد باشد.

“توماس مونز” سرپرست تیم تحقیق گفت: سیستم‌های کوانتومی به طور طبیعی بیش از دو حالت دارند و ما نشان دادیم که می‌توانیم همه آنها را به خوبی کنترل کنیم.

چیزی که این پیشرفت جدید را سودمندتر می‌کند این است که بسیاری از کارهایی که به رایانه‌های کوانتومی نیاز دارند، مانند مسائل فیزیک، شیمی یا علم مواد، به طور طبیعی به زبان qudit نیز بیان می‌شوند.

“رینگباوئر” توضیح داد: کار با چیزی بیشتر از صفر و یک‌ها نه تنها برای رایانه کوانتومی بلکه برای کاربردهای آن بسیار طبیعی است و به ما این امکان را می‌دهد که پتانسیل واقعی سیستم‌های کوانتومی را آزاد کنیم.

اما آیا این پیشرفت می‌تواند آن توسعه‌ای باشد که در نهایت محاسبات کوانتومی را به پتانسیل واقعی خود می‌رساند؟ گذشت زمان به همه چیز پاسخ خواهد داد.