دانشمندان روسی قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی کشور را با ۷۰ کیوبیت ساختند

ساخت قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی روسیه

دانشمندان روسی در مؤسسه فیزیکی لبدوف آکادمی علوم روسیه، یک کامپیوتر کوانتومی با ۷۰ کیوبیت مبتنی بر زنجیره یون را به نمایش گذاشتند. این دستاورد از معماری رمزگذاری منحصربه‌فردی بهره می‌برد که به آن‌ها اجازه داده است تعداد کیوبیت‌ها را با رمزگذاری متراکم اطلاعات در ذرات افزایش دهند. به طور معمول، سیستم‌های مبتنی بر یک زنجیره یون واحد در سطح جهانی دارای تعداد کیوبیت‌های بالایی (نه بیش از ۳۵) نیستند، زیرا کنترل طیف نوسانی و درهم‌تنیدگی حالات کوانتومی با بزرگتر شدن زنجیره دشوار می‌شود.

کارکرد و معماری نوآورانه

اصل کار این کامپیوتر کوانتومی بر اساس نوسانات جمعی زنجیره یون است. زمانی که بر روی یکی از یون‌ها اثری اعمال می‌شود، “کل زنجیره یون شروع به نوسان می‌کند.” حالت‌های نوسانی مشترک برای همه ذرات امکان برهم‌کنش آن‌ها با یکدیگر و اجرای عملیات کوانتومی را فراهم می‌آورد. برای اجرای عملیات‌های دو کیوبیتی، از پالس‌های لیزری با شکل پیچیده که بر روی یک جفت یون انتخابی اعمال می‌شوند، استفاده می‌شود. تفاوت اصلی این توسعه با کامپیوترهای کوانتومی یونی استاندارد در معماری رمزگذاری انتخابی آن‌هاست. محققان با استفاده از سیستم‌های کوانتومی چهار سطحی، که معادل دو کیوبیت در یک یون منفرد است، تعداد کیوبیت‌ها را افزایش داده‌اند.

عملکرد و دقت عملیاتی

بر اساس مشخصات ارائه‌شده، این سیستم با ۷۰ کیوبیت کار می‌کند. دقت عملیات تک‌کیوبیتی ۹۹.۹۲٪ و دقت عملیات دو کیوبیتی ۹۵.۴٪ است. سیستم برای آزمایش‌های عملی و بهینه‌سازی الگوریتم‌های کوانتومی طراحی شده و در حال حاضر از طریق یک پلتفرم ابری برای اجرای محاسبات استفاده می‌شود. کنترل فردی حالت کوانتومی هر ذره با استفاده از دو پرتو لیزری که می‌توانند به سرعت در امتداد زنجیره یون حرکت کرده و یون خاصی را هدف قرار دهند، امکان‌پذیر است.

«ما به این ترتیب نشان می‌دهیم که دارای ۳۵ یون ایتریوم هستیم. ما چهار حالت را در آن‌ها کنترل می‌کنیم و این سیستم به عنوان یک کامپیوتر کوانتومی ۷۰ کیوبیتی عمل می‌کند.»

• دستیابی به ۷۰ کیوبیت با استفاده از رمزگذاری متراکم در سیستم‌های کوانتومی چهار سطحی.
• عملکرد مبتنی بر نوسانات جمعی زنجیره یون برای فعال‌سازی برهم‌کنش‌ها.
• دقت بالای عملیات تک‌کیوبیتی (۹۹.۹۲٪) و دو کیوبیتی (۹۵.۴٪).
• سیستم در حال حاضر برای اجرای محاسبات کوانتومی از طریق پلتفرم ابری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محققان بیان کردند: «اصل عملکرد کامپیوتر کوانتومی بر اساس نوسانات جمعی زنجیره یون است.»

این پیشرفت نشان‌دهنده گام مهمی در زمینه محاسبات کوانتومی در روسیه است، به ویژه با توجه به چالش‌های فنی مرتبط با افزایش تعداد کیوبیت‌ها در پیکربندی‌های زنجیره یونی سنتی.