گوگل Willow را راه اندازی کرد، تراشه کوانتومی که با پیشرفت های تاریخی، محاسبات را متحول می کند

گوگل یک قبل و بعد را در زمینه محاسبات کوانتومی با ارائه علامت گذاری کرده است بیدتراشه کوانتومی نوآورانه آن که نوید انقلابی در این فناوری را می دهد. این پردازنده تنها با اندازه چند سانتی متری قادر است محاسباتی را در تنها پنج دقیقه انجام دهد که پیشرفته ترین ابررایانه ها بیشتر از سن تخمینی جهان زمان می برد. همه اینها به لطف ترکیبی از قدرت محاسباتی بی سابقه و پیشرفت های چشمگیری در تصحیح خطای کوانتومی.

این توسعه نه تنها تعهد گوگل به محاسبات کوانتومی را نشان می‌دهد، بلکه نشان می‌دهد که چگونه این فناوری در حال نزدیک‌تر شدن به کاربردهای عملی که می تواند مشکلات پیچیده ای را در زمینه هایی مانند پزشکی، شیمی و هوش مصنوعی حل کند.

یک جهش کوانتومی در تصحیح خطا

یکی از موانع اصلی محاسبات کوانتومی تا به امروز، حساسیت بالای کیوبیت ها (واحدهای اساسی داده در سیستم های کوانتومی) به خطاهای ناشی از عواملی مانند نویز، تغییرات دما یا تشعشع بوده است. این شکست ها، به صورت تجمعی، پیچیده شد مقیاس پذیری سیستم ها. با این حال، Willow توانسته بر این محدودیت غلبه کند با استفاده از فناوری تصحیح خطا که با افزایش تعداد کیوبیت‌های مورد استفاده، میزان خرابی را به‌طور تصاعدی کاهش می‌دهد.

این پیشرفت که در این زمینه به عنوان «پایین‌تر از آستانه ماندن» شناخته می‌شود، به سیستم‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا کارآمدتر و دقیق‌تر شوند و مسائل را بدون از دست دادن ویژگی‌های کوانتومی که آنها را از رایانه‌های کلاسیک متمایز می‌کند، حل کنند. به گفته هارتموت نون، رئیس هوش مصنوعی کوانتومی گوگل، «این اولین باری است که یک سیستم با بزرگ‌تر شدن اندازه، کوانتوم‌تر می‌شود تا کلاسیک‌تر».

وقتی در نظر بگیرید که تصحیح خطای بلادرنگ با آرایه‌های کیوبیتی 3x3، 5x5 و 7x7 انجام شده است، این دستاورد حتی شگفت‌انگیزتر می‌شود و می‌تواند عمر مفید کیوبیت‌های منطقی را فراتر از محدودیت‌های فعلی افزایش دهد.

برتری کوانتومی فراتر از حدود شناخته شده

برای اندازه‌گیری اثربخشی Willow، گوگل از آزمون نمونه‌گیری تصادفی مدار (RCS) استفاده کرد. چالش برانگیزترین استاندارد در محاسبات کوانتومی هدف این آزمایش بررسی این است که آیا یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند کاری را انجام دهد که برای یک کامپیوتر کلاسیک غیرممکن است. و ویلو این آزمون را با موفقیت پشت سر گذاشت: محاسباتی را در کمتر از پنج دقیقه انجام داد که برای ابررایانه‌ای مانند Frontier 10 سپتیلیون سال طول می‌کشد..

مایکل نیومن، محقق گوگل، گفت: «این نتایج هیجان‌انگیز هستند زیرا نشان می‌دهند که ما به سمت رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ کاربردی و مفید حرکت می‌کنیم. این عملکرد Willow را از پیشینیان خود مانند Sycamore، تراشه کوانتومی گوگل که در سال 2019 معرفی شد، برتری می دهد.

کاربردهای انقلابی در افق

پتانسیل ویلو بسیار فراتر از آزمایش های آزمایشگاهی است. به گفته گوگل، این تراشه گامی مهم در جهت ایجاد است کامپیوترهای کوانتومی که می تواند مشکلات پیچیده دنیای واقعی را برطرف کند. از جمله برنامه های امیدوار کننده عبارتند از:

• توسعه سریعتر و کارآمدتر دارو.
• بهینه سازی باتری های با ظرفیت بالا برای خودروهای برقی.
• بررسی امکانات جدید در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین.

علاوه بر این، کارشناسان خاطرنشان می کنند که توانایی Willow برای رفع اشکال در زمان واقعی می تواند پیشرفت در زمینه هایی مانند انرژی همجوشی هسته ای، زمینه ای کلیدی برای حل چالش های انرژی در آینده است.

آینده محاسبات کوانتومی

علیرغم نتایج چشمگیرشان، محققان اذعان دارند که هنوز راه زیادی تا تبدیل شدن کامپیوترهای کوانتومی به یک واقعیت روزمره باقی مانده است. به گفته کارلوس سابین، فیزیکدان نظری در دانشگاه خودمختار مادرید، اگرچه Willow چشم انداز امیدوارکننده ای ارائه می دهد، "ما هنوز با داشتن کیوبیت های منطقی کافی برای انجام محاسبات مفید فاصله داریم."

با این حال، گوگل مطمئن است که این پیشرفت ها درهای جدیدی را نه تنها در زمینه تحقیقات، بلکه در کاربرد عملی این فناوری انقلابی باز خواهد کرد. هارموت نون تاکید می‌کند که با ویلو، «ما یک قدم به واقعیت ساختن رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ نزدیک‌تر شده‌ایم».

با Willow، محاسبات کوانتومی به عنوان ابزاری با ادغام می شود پتانسیل تغییر جهان ما. از کاهش خطاها تا نشان دادن برتری کوانتومی، این تراشه نقطه عطفی در مسیر انقلاب بزرگ تکنولوژیکی بعدی است.