دانشمندان دانشگاه استنفورد موفق به یک پیشرفت بزرگ در زمینه کامپیوترهای کوانتومی شدهاند. آنها روش جدیدی برای ایجاد یک کیوبیت (qubit) پایدارتر و مقاومتر در برابر خطاهای محیطی کشف کردهاند. کیوبیت، واحد اصلی اطلاعات در محاسبات کوانتومی است و پایداری آن یکی از بزرگترین موانع در ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی بوده است.
برخلاف بیتهای کلاسیک که تنها میتوانند مقدار ۰ یا ۱ داشته باشند، کیوبیتها میتوانند به طور همزمان هر دو حالت را داشته باشند (پدیدهای که به آن برهمنهی یا superposition میگویند) که این امر قدرت محاسباتی فوقالعادهای به آنها میبخشد.
غلبه بر خطاهای کوانتومی
یکی از بزرگترین چالشهای مهندسی کوانتوم، واهمدوسی (decoherence) است؛ پدیدهای که در آن کیوبیتها به دلیل تداخل با محیط اطراف خود، مانند نوسانات دما یا میدانهای مغناطیسی، حالت کوانتومی خود را از دست میدهند و اطلاعات آنها از بین میرود. تیم استنفورد با استفاده از یک ماده جدید نیمهرسانا و یک تکنیک خنکسازی پیشرفته، موفق به کاهش این تداخل شده و عمر کیوبیتها را به طور قابل توجهی افزایش دادهاند.
این پیشرفت به دانشمندان اجازه میدهد تا محاسبات پیچیدهتری را روی کیوبیتها انجام دهند قبل از اینکه حالت آنها از بین برود. در این پژوهش، از یک ساختار نوآورانه برای ایزوله کردن کیوبیت از نویزهای محیطی استفاده شده که به حفظ وضعیت کوانتومی آن برای مدت زمان طولانی کمک میکند.
اهمیت این کشف برای آینده کوانتوم
این پیشرفت یک گام حیاتی به سوی ساخت کامپیوترهای کوانتومی بزرگ و مقیاسپذیر است. با کیوبیتهای پایدارتر، احتمال خطاهای محاسباتی به شدت کاهش مییابد و میتوان الگوریتمهای پیچیدهتری را برای حل مسائل مهمی مانند کشف داروهای جدید، طراحی مواد پیشرفته، و رمزنگاریهای فوقالعاده امن به کار گرفت.
اگرچه کامپیوترهای کوانتومی هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، هر پیشرفت در زمینه پایداری کیوبیتها، ما را یک قدم به تحقق پتانسیل کامل این فناوری نزدیکتر میکند. بسیاری از شرکتهای بزرگ تکنولوژی و دولتها میلیاردها دلار در تحقیقات کوانتومی سرمایهگذاری میکنند، زیرا این فناوری میتواند آینده محاسبات و علم را دگرگون کند.
