دستیابی محققان به یکی از مهمترین الزامات رایانش کوانتومی
کیوبیتها، واحدهای ساختاری کامپیوترهای کوانتومی هستند که در اکثر بخشها توسعهی آنها در حال پیشرفت است. محققان نظریههای متفاوت بسیاری برای چگونه ساختن کیوبیتها دارند؛ در این راه با استفاده از گونههای مختلف مولکولی نظیر اتمهای منفرد و خنثی، یونهای نگهداری شده در تلهی یونی و مواد ابررسانا برای ساختن کیوبیتها استفاده کردهاند که با موفقیتهایی نیز همراه بودهاند.
گروهی از مرکز اتمهای فوق سرد امآیتی و هاروارد با ساختن کیوبیتهایی که توانایی نگهداری اطلاعات ذخیرهشده تا مدت زمانی صدها برابر طولانیتر از تمام دستاوردهای قبلی را دارند دنیا را یک قدم به رایانش کوانتومی نزدیکتر کردهاند. در تحقیقی که این گروه انجام داده است مولکولهای دواتمی سادهی پتاسیم و سدیم را تا دمایی در حدود یک صدهزارم درجه بالاتر از صفر مطلق سرد کردهاند. این گروه میتوانستند تا این مولکولها را بهطور کامل کنترل کنند و به کمترین حالت ممکن در چرخش، لرزش و چرخش هستههای اتم دست یابند. ترکیب شدن این کنترل و پایداری شیمیایی مولکولها کمک کرد تا یک دورهی دوم طولانی از چسبندگی امکانپذیر شود. مارتین زویرلِین، پروفسور فیزیک دانشگاه امآیتی، میگوید:
ما قویاً امیدواریم که این دروازه را که عملکردی بین دو کیوبیت است، به یک میلیثانیه برسانیم؛ این عملکرد شامل جمع، تفریق یا مشابه آن است. اگر به این نسبت نگاهی بیندازید، شما میتوانید امیدوار باشید که زمانی که ما در نمونهی خود چسبندگی داریم بین ۱۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ عملیات دروازهای انجام دهیم. این نسبت عملیات دروازه به زمان، یکی از الزامات کامپیوترهای کوانتومی است.
سباستین ویل، استادیار دانشگاه کلمبیا در این مورد اضافه میکند که:
یکی از هیجانانگیزترین اتفاقات این است که این مولکولها یک سیستم هستند که با یک سیستم فیزیکی خیلی ساده به ما اجازه میدهند تا ذخیرهسازی و پردازش اطلاعات کوانتومی را درک کنیم. این ویژگی در واقع یک قابلیت بسیار نادر است که در سیستمهای کیوبیتی امروزی آنچنان رایج نیست.
قدرت پردازش بسیار زیاد
اگر که تحقیقات این گروه صحت داشته باشد یک آرایش ۱۰۰۰ تایی از این مولکولها میتواند محاسباتی چنان پیچیدهای انجام دهد که هیچ کامپیوتری تا به امروز از عهدهی آن بر نیامده است. از نظر تئوری، چنین کامپیوتری میتواند اعداد بسیار زیادی را با سرعت بالایی فاکتور کند، مشکلی که اساس سیستمهای رمزگذاری امروزی که وظیفهی محافظت از معاملات اقتصادی را برعهده دارند، حل میکند.
محققان تاکید میکنند که کشف آنها تنها قدمی کوچک در مسیر سیستمهای کوانتومی است و توسعه و ساخت کامپیوترهای کوانتومی واقعی با این فنّاوری میتواند بیش از ۱۰ سال به طول بیانجامد. با این وجود، آنها در حال دستیابی به نقطهی عطف دیگری در پردازش هستند. ویل میگوید:
هدف بزرگ بعدی ارتباط با مولکولهای فردی است؛ بعد از آن ما به معنای واقعی با اطلاعات کوانتومی ارتباط برقرار میکنیم. اگر ما بتوانیم یک مولکول را به دام بیاندازیم، میتوانیم مولکول دیگر را نیز به دام بیاندازیم؛ و پس از آن میتوانیم عملیات دروازهی کوانتومی بین دو مولکول کیوبیت را که در کنار یکدیگر قرار دارند پیادهسازی کنیم و در نتیجه به وسیلهی آنها محاسباتی مقدماتی انجام دهیم.
