کامپیوتر کوانتومی جدید چین، یک میلیون برابر از گوگل سریع‌تر است

به گزارش گروه دانش و فناوری، 

با توجه به گزارشی که وب سایت Scitechdaily منتشر کرده است، زوچونگژی-3 یک رایانه کوانتومی ابررسانا است که توسط دانشمندان چینی طراحی شده و 106 کیوبیت و 182 اتصال دهنده (Coupler) دارد. سرعت محاسبات آن باورنکردنی است و می‌تواند 10^15 ( ده به توان پانزده) برابر سریع‌تر از بهترین سوپر کامپیوترهای فعلی عمل کند! این موفقیت نتیجه تلاش تیمی به سرپرستی دو محقق به نام های "جیان‌وی پن" و "شیائوبو ژو" است و در ژورنال معتبر Physical Review Letters نیز منتشر شده.

در ادامه به زبان ساده‌تری برایتان توضیح خواهیم داد.

اصلا رایانه کوانتومی ابررسانا به چه معناست؟ ابررسانا یا همان Superconducting بودن یعنی این کامپیوترها در دماهای بسیار پایین نزدیک به صفر مطلق کار می‌کنند. حالا چرا در این دما؟ به این دلیل که کیوبیت‌ها در این دما پایدارتر هستند و عملکرد دقیق‌تری دارند.

کیوبیت واحد پایه اطلاعات در یک رایانه کوانتومی است، درست مثل بیت در کامپیوترهای معمولی، اما برخلاف بیت که فقط می‌تواند صفر و یک باشد، کیوبیت‌ها می‌توانند همزمان در چندین حالت مختلف باشند که همین قابلیت باعث می‌شود که محاسبات در کامپیوترهای کوانتومی بسیار سریع‌تر باشد.

اتصال دهنده نیز به اجزایی گفته می‌شود که کیوبیت‌ها را به هم متصل می‌کنند و هرچه تعدادشان بیشتر باشد، سیستم پتانسیل بیشتری برای پردازش مسائل پیچیده دارد.

حالا احتمالا متوجه می‌شوید که چرا ماشین جدید چینی‌ها می‌تواند یک میلیون برابر از گوگل سریع‌تر عمل کند.

برتری کوانتومی چیست؟

برتری کوانتومی یعنی زمانی که یک کامپیوتر کوانتومی بتواند محاسباتی را انجام دهد که یک کامپیوتر کلاسیک هرگز قادر به انجام آن نباشد یا به یک زمان بسیار طولانی برای این محاسبات نیاز داشته باشد. البته منظور از این زمان طولانی هزاران یا میلیون‌ها سال است نه فقط چندین ساعت!

حالا جالب است بدانید که در سال 2019، گوگل با کامپیوتر کوانتومی سیکامور (Sycamore) که 53 کیوبیت داشت، اعلام کرد که به برتری کوانتومی دست پیدا کرده است. گوگل یک محاسبه بسیار خاص را که نمونه گیری از یک مدار تصادفی کوانتومی بود را در 200 ثانیه انجام داد، در حالی که برای یک ابررایانه هم این محاسبات ده هزار سال طول می‌کشد. اما این ادعا چقدر درست بود؟

در سال 2023، محققان دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) نشان دادند که با یک الگوریتم پیشرفته و استفاده از 1400 کارت گرافیکی A100، همان محاسبه را می‌توان در 14 ثانیه انجام داد. حتی بعدها، ابررایانه Frontier که قوی‌ترین ابررایانه جهان است، همین محاسبه را در 1.6 ثانیه انجام داد. همه این‌ها یعنی ادعای گوگل برای برتری کوانتومی زیر سوال رفت، چرا که کامپیوترهای کلاسیک همچنان توانایی رقابت با گوگل را داشتند.

حالا اما چینی‌ها پیشتاز شده‌اند و در تلاش هستند تا به کمک Zuchongzhi-3 نشان دهند که می‌توان به برتری کوانتومی دست پیدا کرد. اگر چین بتواند ثابت کند که این ماشین کوانتومی می‌تواند محاسباتی انجام دهد که هیچ ابررایانه‌ای قادر به انجام آن نیست، احتمالا برتری کوانتومی واقعی به دست آمده است.

دقت کنید که ابررایانه‌ها همچنان به کمک فناوری کلاسیک و بیت‌ها کار می‌کنند و رویکردشان به این صورت است که محاسبات را به بخش‌های کوچک تقسیم کرده و هم‌زمان روی هزاران پردازنده اجرا می‌کنند. در حالی که کامپیوترهای کوانتومی با کیوبیت‌ها کار می‌کنند و تا امروز موفق نشده‌اند به سرعت ابررایانه‌ها برسند.

پیشرفت‌های چین در این مسیر

دانشگاه علم و فناوری چین تا به حال سه نسل از کامپیوترهای کوانتومی نوری و ابررسانا را معرفی کرده که هر کدام نسبت به قبلی بسیار قوی‌تر بوده‌اند. آن‌ها سال 2020 جیوژانگ یک را معرفی کردند که با فناوری نوری (فوتونی) کار می‌کرد و اولین کامپیوتر کوانتومی بود که به برتری کوانتومی رسید.

سال 2021 زوچونگژی معرفی شد که دومین رایانه کوانتومی چین بود، اما با فناوری ابررسانا و تعداد 66 کیوبیت و نشانه‌هایی هم از برتری کوانتومی داشت.

سال 2023 جیوژانگ 3 را معرفی کردند که با 255 فوتون (رایانش کوانتومی نوری) کار می‌کرد و نسبت به نسخه‌های قبلی قوی‌تر بود و ده به توان شانزده برابر قوی‌تر از ابررایانه‌های کلاسیک بود.

رایانش کوانتومی نوری (Photonic Quantum Computing) یعنی استفاده از فوتون‌ها (ذرات نور) به‌جای الکترون‌ها یا ابررساناها برای پردازش اطلاعات کوانتومی. در این روش، کیوبیت‌ها توسط نور (فوتون) ساخته می‌شن، نه با سیم‌های ابررسانا مثل رایانه‌های کوانتومی گوگل و IBM.

آخرین نسخه از رایانه کوانتومی چینی هم زوچونگژی 3 است که کامل در مورد آن صحبت کردیم و البته این کامپیوتر هم از نور برای پردازش استفاده می‌کند. این دستگاه از 66 کیوبیت در نسخه قبلی خود به 105 کیوبیت رسیده و زمان پایداری کیوبیت‌ها نیز به 72 میکروثانیه ارتقا پیدا کرده است.

از نظر دقت نیز، این دستگاه دقت گیت‌های تک کیوبیتی را به 99.9 درصد و دقت گیت‌های دو کیوبیتی را به 99.62 درصد رسانده است.

محققان با استفاده از زوچونگژی 3 یک محاسبه با ۸۳ کیوبیت و ۳۲ لایه انجام دادند و متوجه شدند که این کامپیوتر 15 برابر از بهترین ابررایانه‌های کلاسیک سریع‌تر است و از جدیدترین نتایج رایانه کوانتومی گوگل هم 6 برابر بهتر و سریع‌تر است.

حالا چینی‌ها به دنبال توسعه رایانه‌های کوانتومی قوی‌تر و پایدارتر هستند و هدف اصلی آن‌ها توسعه یک سیستم کوانتومی با تعداد کیوبیت‌های بیشتر و مدیریت بهتر خطاها است که بتواند به‌صورت عملی در محاسبات پیچیده مورد استفاده قرار گیرد.

انتهای پیام