گوگل گامی مهم در توسعه رایانه کوانتومی تجاری برداشت و نتایج آزمایش‌های تراشه کوانتومی Willow را منتشر کرد. این نتایج نشان می‌دهد که هرچه تعداد کیوبیت‌های (واحدهای اطلاعاتی کوانتومی) استفاده شده در تراشه Willow بیشتر باشد، خطاها کاهش یافته و سیستم به ویژگی‌های کوانتومی خود نزدیک تر می‌شود.
دستیابی به تصحیح خطای کوانتومی: یک نقطه عطف مهم
کیوبیت‌ها، واحدهای پایه اطلاعات در رایانش کوانتومی، به محیط اطراف خود بسیار حساس هستند. هرگونه اختلال می‌تواند باعث از دست رفتن خاصیت کوانتومی آن‌ها شود، پدیده‌ای که به عنوان «از دست رفتن انسجام (decoherence) شناخته می‌شود. همچنین decoherence باعث بروز خطا در کامپیوترهای کوانتومی می‌شود.
دستاورد گوگل در زمینه اصلاح خطاهای کوانتومی یک گام مهم به سوی محاسبات کوانتومی عملی است . این دستاورد یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها را حل می‌کند: حفظ انسجام و کاهش خطاها در طول محاسبات.
حفظ ثبات کیوبیت‌ها یا انسجام آن‌ها برای مدت کافی جهت انجام محاسبات مفید، چالشی بزرگ برای توسعه‌دهندگان بوده است. از دست رفتن انسجام همچنین باعث می‌شود رایانه‌های کوانتومی مستعد خطا باشند، به همین دلیل این دستاورد گوگل بسیار مهم است. تصحیح خطای مؤثر برای توسعه یک رایانه کوانتومی، عملی ضروری است.
تراشه Willow یک نقطه عطف مهم در مسیر رسیدن به کامپیوترهای کوانتومی مقاوم در برابر خطا است. این گامی به سوی تجاری سازی سیستم‌های کوانتومی است.
مطالب مرتبط : آینده رایانش کوانتومی: پیشرفت‌ها، چالش‌ها و مسیر پیش رو
پیشرفت به سوی رایانش کوانتومی در مقیاس بزرگ
محققان آزمایش‌هایی را بر روی آرایه‌های بزرگ‌تری از کیوبیت‌های فیزیکی انجام دادند. آن‌ها از یک شبکه ۳×۳ کیوبیت‌های کد گذاری شده شروع کرده و به شبکه‌های ۵×۵ و ۷×۷ ارتقا دادند. در هر مرحله، میزان خطا نصف شد. به عبارت دیگر، محققان توانستند کاهش نمایی در نرخ خطا داشته باشند.
این دستاورد تاریخی در این زمینه به نام ‘زیر آستانه’ شناخته می‌شود — یعنی توانایی کاهش خطاها در حالی که تعداد کیوبیت‌ها افزایش می‌یابد.
توانایی کاهش یا جبران نویز، اجرای برنامه‌های طولانی‌تر و پیچیده‌تر را ممکن می‌سازد. این پیشرفت قابل توجهی در فناوری تراشه است، زیرا هم پایداری سخت افزار و هم توانایی کنترل نویز را بهبود می‌بخشد.
تراشه Willow به عنوان اولین سیستم زیر آستانه، متقاعد کننده‌ترین نمونه اولیه برای یک کیوبیت منطقی مقیاس پذیر است که تاکنون ساخته شده است. این دستاورد نشان می دهد که رایانه‌های کوانتومی بسیار بزرگ و مفید واقعاً قابل ساخت هستند. Willow محققان را به اجرای الگوریتم‌های عملی و مرتبط با تجارت، که نمی‌توانند روی رایانه‌های معمولی تکرار شوند، نزدیک‌تر می‌کند.
پیامدهای تراشه Willow بر امنیت و چند جهانی
گوگل همچنین داده‌هایی درباره عملکرد تراشه Willow بر اساس یک آزمون رایج رایانه‌های کوانتومی به نام “نمونه گیری مدار تصادفی (RCS) ” منتشر کرد. این آزمون بررسی می‌کند که آیا یک رایانه کوانتومی کاری انجام می‌دهد که روی یک رایانه کلاسیک قابل انجام نیست؟ هر تیمی که در حال ساخت یک رایانه کوانتومی است، باید ابتدا بررسی کند که آیا می‌تواند رایانه‌های کلاسیک را در RCS شکست دهد یا خیر. در غیر این صورت، نخواهد توانست وظایف کوانتومی پیچیده‌تر را انجام دهد.
عملکرد تراشه کوانتومی Willow در آزمون RCS شگفت انگیز بوده است. این تراشه محاسبه‌ای را در کمتر از پنج دقیقه انجام داد که سریع ترین ابر رایانه‌های امروزی ۱۰ سپتیلیون سال (۱۰ به دنبال ۲۵ صفر) برای انجام آن زمان نیاز دارند. این عدد حیرت آور از مقیاس‌های زمانی شناخته شده در فیزیک فراتر رفته و بسیار بیشتر از سن جهان است. این موضوع به ایده چند جهانی (multiverse) و این که محاسبات کوانتومی در جهان‌های موازی انجام می‌شوند، اعتبار می‌بخشد.
امنیت در عصر کوانتومی
اصلاح خطاهای کوانتومی پیشرفته در تراشه Willow، این فناوری را به کاربردهای عملی نزدیک‌تر می‌کند و کسب وکارها باید برای تغییرات احتمالی ناشی از کامپیوترهای کوانتومی در زمینه‌هایی مانند رمزنگاری و امنیت آماده شوند.
اگرچه این توسعه به طور مستقیم زمان بندی شکسته شدن استانداردهای رمزنگاری فعلی توسط رایانه‌های کوانتومی را تغییر نمی‌دهد، اما ایده پیشرفت سریع به سمت این هدف را تقویت می‌کند.
سرعت توسعه رایانه‌های کوانتومی مرتبط با رمزنگاری در حال افزایش است. در حال حاضر برخی شک دارند و فکر می‌کنند که این توسعه آن قدرها که به نظر می‌رسد نزدیک نیست یا ممکن است هرگز محقق نشود. ولی سوال این است: آیا تمایل دارید که قبل از رسیدن این فناوری، تأثیرات رمزنگاری پساکوانتومی را در محیط‌های خود آزمایش کرده و آماده باشید یا اینکه ریسک از دست دادن اطلاعات خود را بپذیرید؟
رایانش کوانتومی و هوش مصنوعی
هوش مصنوعی و رایانش کوانتومی هر دو فناوری های تحول آفرینی خواهند بود، اما هوش مصنوعی پیشرفته به طور قابل توجهی از رایانش کوانتومی بهره‌مند خواهد شد. رایانش کوانتومی ذاتاً برای حل مشکلات پیچیده طراحی شده است، بنابراین می‌تواند در توسعه هوش مصنوعی بسیار مفید باشد.
یک رایانه کوانتومی صرفاً یک رایانه بزرگ‌تر، سریع‌تر و قدرتمند‌تر نیست. این فناوری به صورت بنیادی متفاوت فکر می‌کند و بنابراین مشکلات متفاوتی را نسبت به رایانه‌های امروزی حل خواهد کرد. اگر رایانش کوانتومی به عنوان یک راه حل جادویی برای همه چالش‌های محاسباتی معرفی شود، نباید نسبت به آن شک کرد.
جمع بندی
تراشه Willow گوگل نشان دهنده پیشرفتی چشمگیر در مسیر رایانش کوانتومی تجاری است. با کاهش خطاها و افزایش پایداری کیوبیت‌ها، این فناوری به طور فزاینده‌ای به کاربردهای عملی نزدیک می‌شود. با این حال، تأثیرات آن بر امنیت و رمزنگاری نیازمند توجه فوری است، زیرا رایانه‌های کوانتومی می‌توانند استانداردهای امنیتی فعلی را به چالش بکشند. آینده‌ای که در آن رایانش کوانتومی و هوش مصنوعی دست در دست هم پیش می‌روند، می‌تواند تحولات بزرگی را در فناوری و جامعه به همراه داشته باشد.
