ساده‌سازی پردازش موازی در رایانش کوانتومی

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ امروزه محققان بسیاری روی توسعه‌ی رایانه‌های کوانتومی کار می‌کنند؛ زیرا این‌گونه از رایانه‌ها از سرعت پردازش بسیار بیشتر برخوردار بوده و می‌توانند رایانش موازی را به شکلی بهتر پیاده‌سازی بکنند. در محاسبات کوانتومی به جای بیت‌های دیجیتالی که تنها صفر و یک را در خود نگاه می‌دارند، از کیوبیت یا بیت کوانتومی (Qubit) استفاده می‌شود؛ زیرا علاوه بر دو حالت صفر و یک، قابلیت ذخیره‌سازی ترکیبی از هر دو را نیز دارد و به علت افزایش تعداد حالت‌ها، سرعت عمل آن به شدت افزایش می‌یابد.

با وجود همه‌ی مزایای محاسبات کوانتومی، این دستاورد با چالش‌های سخت‌افزاری بسیاری همراه است؛ زیرا داده‌های آن بسیار شکننده بوده و با کوچک‌ترین تغییری جامعیت و قابلیت اعتماد سامانه از بین خواهد رفت.

به تازگی گروهی از پژوهشگران دانشگاه توکیو ادعا کرده‌اند موفق به طراحی روشی ساده‌تر برای ایجاد «رایانه‌های کوانتومی نوری¹» (Optical Quantum System) شده‌اند.

پژوهشگران روی چگونگی قرار دادن فوتون‌ها در یک حلقه‌ی جریان بی‌نهایت تحقیق می‌کردند. این معماری می‌تواند چندین وظیفه را به صورت همزمان انجام داده، از هر پالس نوری برای خواندن و پردازش اطلاعات استفاده کند.

محققان پیش‌بینی می‌کنند دستاورد آن‌ها ظرفیت پردازش بیش از 1 میلیون کیوبیت را به صورت همزمان دارد. این ادعا بسیار بلند پروازنه است؛ زیرا هم‌اکنون با استفاده از ابررساناها تنها می‌توان 12 کیوبیت را مدیریت کرد.

محققان گفتند:

ما شروع به توسعه‌ی یک سخت‌افزار کرده و هم‌اکنون همه‌ی چالش‌های موجود به غیر از ایجاد یک طرح برای تصحیح خطای خودکار را بر طرف ساخته‌ایم.

دانشمندان در سال 2013، یک رایانه‌ی کوانتومی نوری ایجاد کردند که دارای ابعاد 4.2 در 1.5 متر بوده و بیش از 500 آینه و لنز در ساخت آن به کار رفته بود. این وسیله پیچیده تنها می‌توانست یک کیوبیت را پردازش بکند و برای تعداد بالاتر باید فضایی بسیار بزرگ در نظر گرفته می‌شد؛ اما طرح جدید مذکور از یک مدار واحد به‌جای این سامانه‌ی پیچیده استفاده کرده و از لحاظ نظری می‌تواند بیش از 1 میلیون بیت را به صورت موازی پردازش کند.

در صورتی که تحقیقات بالا به نتیجه برسد جهش بزرگی در رایانش کوانتومی ایجاد شده و می‌توان سامانه‌هایی بسیار قدرتمندتر از ابررایانه‌های سنتی امروزی ایجاد کرد.

___________________________________