جهش بزرگ در تراشههای فوتونی؛ کامپیوترهای کوانتومی با میلیونها کیوبیت در راه هستند
دانشمندان از یک ریزتراشه فوتونی جدید رونمایی کردهاند که با کنترل بسیار دقیق لیزر، مسیر را برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاسپذیر و فوققدرتمند هموار میکند. در ادامه با جزئیات بیشتر این خبر همراه ما باشید.
کامپیوترهای کوانتومی سالهاست که به عنوان آینده محاسبات مطرح هستند، اما محدودیتهای سختافزاری مانع گسترش آنها شده است. اکنون در یک خبر خوب، دانشمندان موفق شدند یک تراشه بسیار کوچک فوتونی بسازند که این محدودیت را کنار بزند. این تراشه که امکان کنترل دقیق نور لیزر را فراهم میکند، به گونهای طراحی شده که بتوان آن را در مقیاس صنعتی تولید کرد.
تراشهای فوقنازک برای کنترل دقیق نور
به گزارش وبسایت Gadget360، این ریزتراشه جدید امکان برهمکنش فوتون-فوتون را در یک دستگاه مجتمع و فشرده فراهم میکند و باعث میشود تا تعداد بسیار زیادی از حالتهای برهمنهی بهطور همزمان حفظ شوند تا در نهایت انجام محاسبات کوانتومی عملی شود.
جالب اینکه ضخامت این تراشه حدود ۱۰۰ برابر نازکتر از موی انسان است و با استفاده از فناوریهای رایج ساخت تراشه تولید میشود؛ موضوعی که آن را برای تولید انبوه کاملاً مناسب میکند.
این پیشرفت به ماشینهای کوانتومی اجازه میدهد به هزاران یا حتی میلیونها کیوبیت (واحدهای بنیادی اطلاعات کوانتومی) دسترسی داشته باشند و آینده محاسبات، حسگرهای کوانتومی و شبکههای کوانتومی را دگرگون کنند.
فرکانسهای لیزری پایدار؛ کلید دقت در کامپیوترهای کوانتومی
بر اساس گزارشی که در مجله Nature Communications منتشر شده، این پژوهش به رهبری جیک فریدمن و مت آیشنفیلد و با همکاری آزمایشگاههای ملی ساندیا انجام شده است.
محققان یک ماژولاتور فاز نوری جدید طراحی کردهاند که در آن، ارتعاشات مایکروویوی با فرکانسهای تریلیون بار در ثانیه نوسان میکنند تا فرکانسهای لیزری فوقپایدار ایجاد شود.
چنین سطحی از کنترل برای کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر یونهای بهدامافتاده یا اتمهای خنثی حیاتی است؛ چرا که در این سیستمها، هر اتم نقش یک کیوبیت را دارد و باید با پرتوهای لیزری بسیار دقیق و تنظیمشده کنترل شود.
تراشه فوتونی کممصرف؛ گامی بزرگ بهسوی مقیاسپذیری
در حال حاضر، تغییر فرکانسهای مشابه با استفاده از دستگاههای رومیزی بزرگ انجام میشود که مصرف انرژی بالایی دارند و برای توسعه در مقیاس بزرگ مناسب نیستند.
اما این تراشه جدید، مصرف انرژی را تا ۸۰ برابر کاهش میدهد، گرمای بسیار کمتری تولید میکند و اجازه میدهد کانالهای متعدد بهصورت فشرده روی یک تراشه واحد قرار بگیرند.
نکته جالب توجه این است که این دستگاه بهطور کامل در یک کارخانه ساخت CMOS تولید شده و از روشهای تولید انبوه رایج در صنعت الکترونیک بهره میبرد؛ در نتیجه، امکان ساخت هزاران تراشه فوتونی یکسان برای سامانههای کوانتومی فراهم میشود.
در همین رابطه بخوانید:
– انقلاب کوانتومی در طراحی تراشه: وقتی AI و کوانتوم برای طراحی پردازندههای بهینهتر متحد میشوند
– این تراشه 45 نانومتری آینده کامپیوترهای کوانتومی خواهد بود
یک قدم تا کامپیوترهای کوانتومی بزرگمقیاس
پژوهشگران برای مرحله بعد قرار است روی توسعه مدارهای فوتونی کاملاً یکپارچه کار کنند تا کنترل لیزر، فیلترکردن و شکلدهی پالسها را در یک سیستم واحد ترکیب کنند تا بیشتر به ساخت کامپیوترهای کوانتومی بزرگمقیاس و عملیاتی نزدیک شوند.
