قابلیت اتصال و کنترل میلیونها کیوبیت با راهکاری نوین
به گزارش لینک وبسایت، فوتون های حفره مایکروویو فرکانس های کیوبیت را تنظیم می کنند و ارتباطات را حتی زمانیکه کاملا مطابقت ندارند، امکانپذیر می سازند.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، ایجاد کامپیوتر های کوانتومی قدرتمند نیازمند پردازنده های کوانتومی با میلیونها کیوبیت است. با این وجود هم اکنون، پیشرفته ترین پردازنده کوانتومی فقط از ۱۰۰۰ کیوبیت تشکیل شده است. این بدان مفهوم است که ما در دستیابی به پتانسیل واقعی کامپیوتر های کوانتومی بسیار عقب هستیم و چالش آن هم در کنترل و اتصال کیوبیت ها نهفته است.
هر کیوبیت در یک کامپیوتر کوانتومی با فرکانس خاصی کار می کند. برای مهار کامل توان یک سامانه کوانتومی، هر کیوبیت باید به شکل جداگانه با تنظیم فرکانس آن کنترل شود. ضمن این که برای اتصال کیوبیت ها تطبیق فرکانس آنها مهم می باشد.
وانیتا سرینیواسا(Vanita Srinivasa) استادیار فیزیک در دانشگاه رود آیلند(URI) می گوید: از آنجاییکه یک پردازنده کوانتومی به تعداد بیشتری کیوبیت مقیاس بندی می شود، امکان دستیابی همزمان به هر دوی این عملیات ها برای هر کیوبیت بسیار چالش برانگیز است.
با این وجود، سرینیواسا و همکارانش چاره ای برای این مشکل پیدا کرده اند. آنها در مطالعه جدید خود یک سیستم ماژولار را پیشنهاد کرده اند که می تواند بر چالش های ذکر شده غلبه کند و کیوبیت ها را در فواصل طولانی متصل کند.
استفاده از فرکانس های اضافی برای پیوند کیوبیت ها
برای ساخت یک پردازنده کوانتومی قدرتمند، کیوبیت های آن باید به درهم تنیدگی کوانتومی دست یابند. این بدان معناست که میلیونها کیوبیت باید بگونه ای به هم متصل شوند که وضعیت یک کیوبیت، فارغ از فاصله بین آنها در لحظه بر وضعیت دیگری تاثیر بگذارد.
این به کیوبیت ها اجازه می دهد تا اطلاعات را به روشی منحصربه فرد به اشتراک گذارند و کامپیوتر های کوانتومی را قادر می سازد تا چندین محاسبه را به صورت همزمان انجام دهند و مسائل پیچیده را هزار بار سریع تر از کامپیوتر های سنتی حل کنند.
با این وجود، درهم تنیدگی کیوبیت ها نیازمند کنترل و اتصال کیوبیت ها در فواصل طولانی است. ازاین رو سیستم ماژولار پیشنهادی، اعمال ولتاژهای نوسانی را پیشنهاد می دهد که فرکانس های اضافی را برای هر کیوبیت معرفی می کند. این بدان معناست که جدا از فرکانس اصلی، هر کیوبیت حالا یک فرکانس اضافی دارد.
به قول محققان، در حالیکه فرکانس اصلی می تواند برای کنترل کیوبیت ها به شکل جداگانه استفاده شود، فرکانس اضافی آنها می تواند برای اتصال آنها مطابقت داده شود.
محققان می گویند ما توضیح می دهیم که چگونه اعمال ولتاژهای نوسانی به صورت موثر فرکانس های اضافی را برای هر کیوبیت بوجود می آورد تا چندین کیوبیت را بدون احتیاج به مطابقت با فرکانس های اصلی آنها به هم پیوند دهند.
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می کنند که این کار اجازه می دهد تا کیوبیت ها به هم متصل شوند و به صورت همزمان به هر کیوبیت اجازه می دهد تا فرکانس مشخصی را برای کنترل خود حفظ کند.
یک راه عملی برای اتصال کیوبیت ها
یه مشکل دیگر هم وجود دارد. به قول محققان، کیوبیت ها را نمی توان مستقیم به هم متصل کرد، چونکه به واسطه ای جهت کمک به تطبیق فرکانس های آنها و انتقال اطلاعات بین آنها نیاز است.
برای این منظور، محققان این مطالعه از فوتون های حفره مایکروویو ویژه استفاده کردند. ازاین رو وقتی فرکانس های کیوبیت نزدیک هستند اما یکسان نیستند، این فوتون ها به تنظیم فرکانس ها و تسهیل ارتباط بین کیوبیت ها کمک می کنند.
سرینیواسا می گوید: مطالعه ما دستورالعمل های جامعی را برای پیوندهای درهم تنیده در فواصل طولانی عرضه می کند که با در دسترس قرار دادن فرکانس های مختلف برای هر کیوبیت برای اتصال با فوتون های حفره مایکروویو با فرکانس معین، مانند کلیدهای گوناگونی که می توانند با یک قفل مشخص سازگار شوند، انعطاف پذیری را امکانپذیر می سازد.
این رویکرد ماژولار، روشی عملی برای یک سیستم کوانتومی فراهم می آورد تا به سادگی با فرکانس های کیوبیت های مختلف سازگار شود. علاوه بر این، به اندازه کافی منعطف است تا انواع مختلف درهم تنیدگی بین کیوبیت ها را پشتیبانی کند و کمتر در معرض مسائل در ارتباط با نشت فوتون است.
سرینیواسا اضافه کرد: من برای مرحله بعدی هیجان زده هستم، یعنی اعمال این ایده ها در دستگاههای کوانتومی واقعی در لابراتوار و پیدا کردن آن چه که باید انجام دهیم تا این رویکرد در عمل کار کند.
این مطالعه در مجله PRX Quantum انتشار یافته است.
منبع: linkwebsite.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب