محاسبات کوانتومی: تست کوبیتها در خطی سریعتر قرار گرفته است

 
توسط نانسی کوهن، Tech Xplore
 

 

اعتبار: اینتل
 
یک راه برای سرعت بخشیدن به پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر کوانتومی از اینتل وارد شده است. اگر شما علاقه مند به دنبال کردن موضوع امواج و پیشرفت در محاسبات کوانتومی هستید، با این عبارت سه کلمه‌ای آشنا شوید: کاوشگر ویفری برودتی Cryogenic Wafer Prober)). قبل از طراحی آنها مشخصه الکتریکی کوبیت ها کمتر از ترانزیستورهای سنتی بود. حتی مجموعه های کوچک داده ممکن است روزها طول بکشد تا جمع آوری شوند.
 
توسعه داروها. علم شیمی. تغییرات آب و هوا. مدل سازی مالی. دانشمندان در همه زمینه ها منتظر پیشرفت های بیشتری هستند تا کامپیوترهای کوانتومی را به خطوط اصلی وارد کنند. پیشرفت سریع می تواند به معنای سرعت بخشیدن به پیشرفت در علم و صنعت باشد.
 
اینتل گفت: "محاسبات کوانتومی، اساسا، در محاسبات موازی نهایی است، با این پتانسیل که از عهده حل مسائلی بر می‌آید که کامپیوترهای مرسوم تمی توانند با آنها دست و پنجه نرم کنند."
 
به نوبه خود، علاقه روی وسیله تست محاسبات کوانتومی بالاست: اینتل، Bluefors و Afore  یک کاوشگر برودتی که یک وسیله تست کوانتومی است را معرفی کردند، و آن را به نام کاوشگر ویفری برودتی Cryogenic Wafer Prober)) نامگذاری کردند. اینتل کاوشگر را با دو شرکت دیگر توسعه داد.
 
توصیفی از اینتل: کاوشگر ویفری برودتی Cryogenic Wafer Prober)) یک وسیله کاوشگری سرمایی است. این ابزار طراحی شده است برای آزمایش و اعتبار سنجی کوبیتهای مورد نیاز برای محاسبات کوانتومی. تراشه های کوانتومی کوبیت نامیده می شوند.
 
چگونه رایانه های کوانتومی و تراشه های آنها معمولا مورد آزمایش قرار می گیرند: آنتونی Garreffa TweakTown آن را از این طریق راه می اندازد: فکر کنید به یک "یخچال رطوبتی دارای دمای فوق العاده پایین " تا ببینید چه چیزی کار می‌کند و چه چیزی کار نمی‌کند. هر پردازنده کوانتومی برای یک ماه در یک یخچال رطوبتی با دمای پایین آزمایش شده است. توسعه داروها. علم شیمی. تغییرات آب و هوا. مدل سازی مالی. دانشمندان در همه زمینه ها منتظر پیشرفت های بیشتری هستند تا کامپیوترهای کوانتومی را به خطوط اصلی وارد کنند.
 
قبل از ساخت چیپ ها می توان از ترفندهایی برای تولید استفاده کرد. محققان با استفاده از محرک می توانند کوبیت ها را روی ویفرهای300 میلیمتری تا دمای چند کلوین آزمایش کنند. مزیتِ یک زمانبندی وجود دارد. اینتل می تواند زیر مجموعه ای از این ترانزیستور ها را در حدود یک ساعت با یک ویفر 300 میلی متری مشخص کند و حلقه بازخورد را به خط تولید اضافه کند.
 
کاوشگر رطوبتی چه چیزی می تواند به اینتل بگوید؟ Lucian Armasu در شرکت سخت افزار تام گفت: کاوشگر اجازه می‌دهد تا اینتل به طور خودکار کار کند و به جمع آوری اطلاعات روی کوبیتهای اسپین بپردازد، مانند منابع صدای کوانتومی، کیفیت نقطه های کوانتومی و موادی که می تواند برای ایجاد کوبیتهای اسپین استفاده شود.
 
دین پنینگتون در TechSpot توضیح داد: "از آنجا که ویژگی های کوبیت ها باید در دماهای بسیار پایین اندازه گیری شود، تجهیزات و محدودیت های تکنولوژیکی محیط های تست موجود، به این معنی است که حتی زیر مجموعه های کوچکی از اطلاعات، روزها طول می‌کشد تا در یخچالهای ترقیقی مرسوم جمع آوری شوند. ابزار کاوشگر سرمایی به اینتل اجازه می دهد به طور خودکار کار را انجام دهد و اطلاعاتی را در مورد کوبیت ها در عرض چند دقیقه به دست آورد. "
 
سایت Intel به صورت گرافیکی نشان داده است که توانایی ابزار برای ایجاد یک همبستگی آماری از افزایش ولتاژ ورودی بین (1) دمای اتاق و (2) دمای کریوژنیک ناشی می‌شود.
 
چرا ابزار مهم است: Garreffa، با مسائل بحث انگیز کمتری، گفت: این ابزار می تواند ساخت رایانه های کوانتومی سیلیکونی را افزایش دهد.
 
به عنوان یک پیشرفت، اولین کاوشگر ویفری کرایوژنیک در محوطه دانشگاه اورگان اینتل نصب خواهد شد.
 

انقلاب کامپیوتری بالقوه که کامپیوترهای کوانتومی مدتها وعده آن را داده اند بر اساس ویژگی عجیب و غریب آنها به نام سوپرپوزیشن است. یعنی، کوبیتها، در ورای هر مقداری که در میان آید، می توانند هر دو حالت منطقی 0 و 1 را به طور همزمان بگیرند. با تسلط بر سوپرپوزیشن تمام حافظه کوانتومی، کامپیوترهای کوانتومی به سرعت می توانند مسائل را حل کنند در حالی که حل آنها با کامپیوترهای مرسوم که با 0 و 1 کار می کنند زمانی بسیار طولانی را می طلبد.

 
توضیح تصویر: سرعتی که در آن دو حالت کوبیت از هم جدا می شوند هنگامی که با دو میکروموج پروب شوند بسیار بیشتر است.
 
 
با این حال، کوبیتها حساس هستند و در حال حاضر اطلاعات کوانتومی را برای کمتر از یک میلی ثانیه در یک زمان نگهداری می کنند، حتی زمانی که در دماهای سردتر از قسمت تاریک ماه، به صورت یخ زده نگهداری می شوند. برای استخراج هر گونه اطلاعات مفید، روشی که اطلاعات را از کوبیتها می خواند، باید حداقل زمان را تا حد امکان بگیرد تا کمترین اشتباه ممکن رخ دهد. از آنجا که ویژگی های کوبیت ها باید در دماهای بسیار پایین اندازه گیری شود، تجهیزات و محدودیت های تکنولوژیکی محیط های تست موجود، به این معنی است که حتی زیر مجموعه های کوچکی از اطلاعات، روزها طول می‌کشد تا در یخچالهای ترقیقی مرسوم جمع آوری شوند.
 
جانی آیکنن، Ph.D. دانشجوی دانشگاه آلتو، روش جدیدی را به وجود آورده است که کمک می کند که دقیقا این کار انجام گیرد.  تا کنون، روش مورد استفاده برای خواندن اطلاعات از یک کوبیت، استفاده از یک پالس مایکروویو کوتاه به مدار ابررسانایی حاوی کوبیت بود و سپس مایکروویو منعکس را اندازه گیری می کردند. پس از 300 نانو ثانیه، حالت کوبیت را می توان از رفتار سیگنال منعکس شده محاسبه کرد.
 
روش جدید یک ضربان اضافی مایکروویو را در همان زمان به خود کوبیت و نیز مدار متصل به کوبیت اعمال می کند. با استفاده از دو پالس به جای آن، تیم آلتو توانست پالس منعکس کننده حالتهای کوبیت را به میزان قابل توجهی سریعتر از زمانی که تنها یک پالس را اعمال می کردند، نشان دهد.
 

جونی آیکنن می گوید: "ما توانستیم برای اولین بار آزمایشات خود را در 300 نانو ثانیه انجام دهیم، اما ما فکر می کنیم که رفتن به کمتر از 100 نانو ثانیه دور از دسترس نیست."
 

توضیح تصویر: با استفاده از دو میکروفون جداگانه، دو حالت کوبیت را می توان سریعتر از هم جدا کرد. اعتبار: دانشگاه آلتو
 
با افزایش سرعت و دقت اطلاعاتی که از کوبیتها بازیابی شده است، دانشمندان ممکن است قادر به حرکت به سوی تحقق وعده محاسبات کوانتومی مفید باشند.
 
برگرفته از سایتهای تِک اکسپلور و فیز اُرگ

مترجم: حمید وثیق زاده انصاری