ژاپن کامپیوتر کوانتومی ۵۰ کیوبیتی Shunkai را در دمای اتاق راه‌اندازی کرد
ژاپن از نخستین کامپیوتر کوانتومی کامل خود با معماری اتم خنثی رونمایی کرد؛ سیستم Shunkai اکنون با ۵۰ کیوبیت فعالیت می‌کند و قرار است تا مارس ۲۰۳۱ ظرفیت آن به ۱۰ هزار کیوبیت برسد.
پژوهشگران ژاپنی با راه‌اندازی Shunkai گام مهمی در توسعه زیرساخت‌های محاسبات کوانتومی این کشور برداشته‌اند. این سیستم علاوه بر سخت‌افزار کوانتومی، نرم‌افزار و لایه‌های کنترلی لازم برای دریافت دستورهای کاربر و پردازش نتایج را نیز در یک مجموعه واحد ارائه می‌دهد؛ ساختاری که از آن با عنوان «فول‌استک» یاد می‌شود.
Shunkai چگونه کار می‌کند؟
برخلاف بسیاری از کامپیوترهای کوانتومی که برای فعالیت به محیط‌های بسیار سرد نیاز دارند، Shunkai از اتم‌های خنثی به‌عنوان کیوبیت استفاده می‌کند. این اتم‌ها با استفاده از ابزارهایی موسوم به موچین‌های نوری در موقعیت مشخص به دام انداخته می‌شوند و می‌توان از آن‌ها برای انجام محاسبات کوانتومی استفاده کرد.
Shunkai در حال حاضر ۵۰ کیوبیت دارد؛ اما هدف بلندمدت تیم سازنده، افزایش ظرفیت سیستم به ۱۰ هزار کیوبیت تا مارس ۲۰۳۱ است. پژوهشگران همچنین قصد دارند امکان دسترسی سایر محققان و کاربران خارج از ژاپن را به این سامانه فراهم کنند.
ترکیب رایانش کوانتومی و پردازش گرافیکی
کنجی اوموری، مدیر پروژه و استاد علوم فوتومولکولی در مؤسسه علوم مولکولی ژاپن، معتقد است استفاده از Shunkai می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در صنعت، دانشگاه و بخش دولتی ایجاد کند.
تیم توسعه‌دهنده قصد دارد این کامپیوتر کوانتومی را در یکی از مراکز موجود ابررایانشی ادغام کند. نتیجه این طرح، ایجاد یک زیرساخت پردازشی ترکیبی خواهد بود که در آن توانایی‌های رایانش کوانتومی در کنار پردازنده‌های گرافیکی یا GPU قرار می‌گیرد.
چنین معماری‌ای می‌تواند به پژوهشگران اجازه دهد وظایف مختلف را میان منابع کوانتومی و کلاسیک تقسیم کنند؛ رویکردی که یکی از مسیرهای مورد توجه برای استفاده عملی‌تر از رایانش کوانتومی محسوب می‌شود.
چرا افزایش تعداد کیوبیت‌ها اهمیت دارد؟
در رایانش کلاسیک، اطلاعات با بیت‌هایی ذخیره و پردازش می‌شوند که مقدار آن‌ها صفر یا یک است. در مقابل، کیوبیت می‌تواند در حالت صفر، یک یا برهم‌نهی این دو حالت قرار داشته باشد. همین ویژگی به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد برخی مسائل را با روشی متفاوت از رایانه‌های معمولی پردازش کنند.
البته افزایش تعداد کیوبیت‌ها به‌تنهایی کافی نیست. کیوبیت‌ها بسیار حساس‌اند و کوچک‌ترین اختلال محیطی می‌تواند وضعیت کوانتومی آن‌ها را تغییر دهد و موجب خطا شود. به همین دلیل، کنترل خطا یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های توسعه رایانه‌های کوانتومی به شمار می‌رود.
تصحیح خطای کوانتومی؛ شرط رسیدن به رایانش کاربردی
پژوهشگران برای مقابله با این مشکل روی روش‌های تصحیح خطای کوانتومی کار می‌کنند. ایده اصلی این روش‌ها، ایجاد افزونگی در نحوه ذخیره اطلاعات است تا بتوان خطاهای ایجادشده را شناسایی و تا حد امکان اصلاح کرد، بدون اینکه نتیجه کل محاسبات از بین برود.
در نهایت، مسیر توسعه رایانه‌های کوانتومی به دو هدف اصلی وابسته است: ساخت کیوبیت‌هایی با کیفیت و پایداری بیشتر و افزایش تعداد آن‌ها در یک سامانه واحد. Shunkai نیز با تکیه بر اتم‌های خنثی و معماری فول‌استک، یکی از تلاش‌های ژاپن برای نزدیک‌شدن به این هدف محسوب می‌شود.
نوشته ژاپن کامپیوتر کوانتومی ۵۰ کیوبیتی Shunkai را در دمای اتاق راه‌اندازی کرد اولین بار در آی تی رسان منتشر شد.