محققان دانشگاه کپنهاگ در یک قدمی برتری کوانتومی قرار گرفتند

 
آی‌تی‌من-محققان انستیتو نیلز بور دانشگاه کپنهاگ با همکاری دانشگاه بوخوم، در رقابت جدی با گوگل برای ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی پیشرفتی جدی داشته‌اند.

پروفسور پیتر لودال، مدیر مرکز شبکه‌های ترکیبی کوانتومی گفت: ما حالا ابزاری در اختیار داریم که ساخت شبیه‌ساز کوانتومی با قابلیت گذر کردن از مرز توانمندی‌های کامپیوترهای کلاسیک را ممکن کرده است. این یک دستاورد بزرگ و گام نهادن در دنیای  فتح نشده فیزیک کوانتومی است.

محققان دانشگاه کپنهاگ در واقع یک نانوتراشه با ضخامتی کمتر از یک دهم تار موی انسان ساخته‌اند. این تراشه به محققان امکان داده که به تعداد لازم ذرات پایدار نور (فوتون) رمزگذاری شده با اطلاعات کوانتومی ایجاد کنند که می‌تواند این فناوری را مقیاس‌پذیر کند و به این ترتیب، به برتری کوانتومی دست بیابند. برتری کوانتومی به حالتی گفته می‌شود که یک دستگاه کوانتومی، قادر به انجام یک وظیفه رایانشی، با سرعتی بیشتر از قوی‌ترین سوپرکامپیوترهای موجود باشد.

آزمایش ده میلیون یورویی
در حالی که هنوز، محققان یک آزمایش برتری کوانتومی را انجام نداده‌اند، مقاله آنها در نشریه Science Advances ثابت می‌کند که تراشه آنها یک منبع مکانیکی کوانتوم تولید می‌کند که می تواند برای رسیدن به برتری کوانتومی استفاده شود. رسیدن به این وضعیت، نیازمند کنترل حدود 50 کیوبیت است.

راویتج اوپو، استادیار دانشگاه و نویسنده اصلی این مقاله توضیح داد: انجام یک آزمایش برتری کوانتومی که در آن به طور هم‌زمان 50 فوتون کنترل شوند، مانند کاری که گوگل با کیوبیت‌های فوق‌رسانا انجام داد، حدود 10 میلیون یورو هزینه دارد که ما این سرمایه را نداریم. آنچه ما، به عنوان محققان علمی می‌توانستیم انجام دهیم، ایجاد یک منبع فوتون و اثبات این بود که می‌توان از آن برای دستیابی به برتری کوانتومی استفاده کرد.

پیتر لودال نیز گفت: در همین جال، ما از منابع فوتون خود برای ایجاد سبیه‌سازهای جدید و پیشرفته و حل مسایل پیچیده بیومکانیکی و مواردی همچون، ساخت داروهای جدید، استفاده خواهیم کرد.

وی افزود: ما برای قدم‌های بعدی این فناوری خود را آماده کرده‌ایم. بودن در دانشگاه به ما کمک می‌کند که پایه‌های فناوری را بریزیم و ظرفیت‌های آن را به نمایش درآوریم.

لودال با بیان اینکه توسعه و مقیاس پذیر کردن این فناوری، نیازمند سرمایه است، گفت: ما در حال کار برای ایجاد یک کنسرسیوم قوی متشکل از شرکای علمی و صنعتی، با تمرکز روی ساخت شبیه‌سازهای کوانتومی فوتونی با برتری کوانتومی هستیم.

آینده درخشان کامپیوترهای کوانتومی
در دنیا برای ساخت کیوبیت‌ها برای کامپیوترهای کوانتومی، بسته به زیربناهای کوانتومی، سبک‌های متفاوتی وجود دارد و اینکه محققان از اتم‌ها، الکترون‌ها یا فوتون‌ها استفاده کنند، روش متفاوت خواهد بود. هر کدام از این زیربناها، مزایا و معایبی دارند و هنوز پیش‌بینی اینکه کدام فناوری به موفقیت خواهد انجامید، دشوار  است.

مزیت اولیه کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر فوتون، این است که این فناوری، به دلیل وجود تراشه‌های فوتونی پیشرفته که در صنایع ارتباطات مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای ایجاد تعداد مورد نیاز کیوبیت‌ها در دسترس است. اما چالش مهم در راه ایجاد کیوبیت‌های فوتونی، دستیابی به کیفیت بالاست و این درست جایی است که محققان دانشگاه کپنهاگ توانسته‌اند یک قدم بزرگ رو به جلو بردارند.

لودال گفت: دانمارک و اروپا در تحقیقات نورشناسی کوانتومی، سابقه درخشانی دارند و در عین‌حال، صنعت ارتباطات و مخابرات و زیرساخت‌های قوی نیز فراهم است. ترکیب  این توانمندی‌ها در مقیاس بزرگ به منظور تحقیق و توسعه در زمینه ساخت کامپیوترهای کوانتومی نوری می‌تواند جالب توجه باشد.