هانیول جزئیات رایانه خود را در دام یون کوانتوم منتشر کرد


تصویر یک دستگاه الکترونیکی کوچک.
بزرگنمایی / خط پایین وسط جایی است که یونهای محبوس شده قرار دارند.

حدود یک سال پیش ، هانیول اعلام کرد که با فناوری متفاوت از هر چیز دیگری در بازار ، وارد رقابت رایانه کوانتومی شده است. این شرکت ادعا می کند چون عملکرد کیوبیت های آن بسیار بهتر از رقبای آن است ، رایانه آن می تواند محاسبات کوانتومی کلیدی را بهتر از رایانه های کوانتومی با کیوبیت بیشتر انجام دهد.

حالا ، حدود یک سال بعد ، سرانجام این شرکت مقاله ای را با جزئیات این شاهکار منتشر کرد. اما در این بین ، فضای رقابتی به طور قابل توجهی تغییر کرده است.

این یک دام است!

بر خلاف شرکت هایی مانند IBM و Google ، هانیول ترجیح داد از مدارهای ابررسانا استفاده نکند و از فناوری موسوم به “یون های به دام افتاده” استفاده کند. در اصل آنها از یون به عنوان کیوبیت استفاده می کنند و با کمک لیزر حالت آن را دستکاری می کنند. روش های مختلفی برای ایجاد رایانه های ضبط یونی وجود دارد ، اما نسخه Honeywell با نسخه دیگری که در بازار ساخته شده توسط رقیبی به نام IonQ (که به آن باز خواهیم گشت) متفاوت است.

IonQ از لیزر برای انجام عملیات خود استفاده می کند و با آماده سازی دقیق نور ، کامپیوتر آن می تواند همزمان روی چندین کیوبیت عملیات انجام دهد. این اساساً به هر دو کیوبیت در سیستم خود اجازه می دهد تا یک عملیات انجام دهند و به IonQ اجازه می دهد تا یک سیستم پیچیده پیچیده را بسازد. این در مقایسه با رفتار رایانه های کوانتومی است که از مدارهای ابررسانا استفاده می کنند ، جایی که هر کیوبیت معمولاً فقط به نزدیکترین همسایگان خود متصل است.

رویکرد هانیول همچنین اجازه می دهد هر دو کیوبیت به هم متصل شوند. اما این کار با حرکت فیزیکی یون ها در کنار یکدیگر انجام می شود و اجازه می دهد یک پالس نور به طور همزمان به هر دو ضربه بخورد.

این کار به این دلیل انجام می شود که تله های یونی Honeywell از آرایش ایستایی میدان های مغناطیسی ساخته نشده اند. در عوض ، میدان ها با استفاده از 192 الکترود تولید می شوند که همه آنها به طور مستقل قابل کنترل هستند. این به دستگاه اجازه می دهد تا مکانهایی را ایجاد کند که قدرت مغناطیسی با یکدیگر متفاوت است ، و این امر منجر به ایجاد مکانی می شود که یون از استقرار آن لذت بیشتری می برد – از نظر فنی “چاه بالقوه” نامیده می شود. با تغییر بار در این الکترودها می توان چاه های بالقوه ای را ایجاد کرد تا دستگاه خطی را بالا و پایین ببرند و یون ها نیز به راحتی با آنها حرکت کنند.

با ادغام دو چاه بالقوه ، می توان یونهای موجود در آنها را جمع آوری کرد و اجازه داد که یک عملیات همزمان روی هر دو تأثیر بگذارد. وقتی این اتفاق می افتد ، می توان چاه را شکافت و یون ها را به محل اصلی خود بازگرداند.

آنچه در این مقاله جدید است ، برخی ارقام سخت در مورد کارایی چگونگی کارکرد همه چیز است. هانی ول می گوید حداکثر زمانی که برای انتقال یون از یک سر دام به سر دیگر لازم است 300 میکرو ثانیه است. خطاهای حمل و نقل – مانند ارسال یک کیوبیت به مکان اشتباه – به طور خودکار توسط سیستم تشخیص داده می شوند ، که اجازه می دهد کل موضوع تنظیم مجدد شود و محاسبات از آخرین نقطه ای که وضعیت دستگاه خوانده می شود ، گرفته شود. این خطاها نیز بسیار نادر هستند. در یک سری 10،000،000 عملیات ، فقط سه بار یک خطای حمل و نقل شناسایی شده است.

رقابت حجم

اما این آخرین شاخص عملکردی نیست که در اینجا مستند شده است. هانیول همچنین به حجم کوانتوم روی آورد ، اقدامی که در ابتدا توسط IBM تعریف شده است و تعداد کیوبیت ها ، میزان اتصال آنها و همچنین جلوگیری از ایجاد خطا به جای نتیجه مورد نظر را در نظر می گیرد. اگر سیستم بتواند بدون خطا ، شامل جفت دلخواه کیوبیت های خود ، دو سوم زمان انجام شود ، حجم کوانتوم آن دو برابر تعداد کیوبیت است. نرخ خطاهای بالاتر باعث کاهش حجم کوانتوم می شود. کیوبیت بیشتر آن را بالا می برد.

در این حالت ، تیم هانیول آزمایش هایی را با دو ، سه ، چهار و شش کیوبیت دستگاه انجام داد. همه آنها با موفقیت مانع را با عملیاتی بی عیب و نقص پاک کردند ، معمولاً در محدوده 75 درصد برای تعداد مختلف کیوبیت. با توجه به شش کیوبیت ، این امر منجر به حجم کوانتومی 64 ، می شود که در زمان ارسال نسخه برای بررسی ، یک رکورد بالا بود.

اما دوباره، در این زمان. از نظر هانیول خبرهای خوبی وجود دارد ، زیرا این شرکت کیوبیت های بیشتری را بدون افزایش میزان خطا اضافه کرده و حجم کوانتوم را به 512 رسانده است. برای مقایسه ، IBM در تابستان گذشته تنها به برآورد قبلی 64 هانیول رسیده است. استفاده از دستگاهی با 27 کیوبیت اما میزان خطای بالاتر.

اما یک شرکت محاسبه دام یونی دیگر نیز وجود دارد ، IonQ. قبل از آن ، جایی در IBM بود: تعداد کیوبیت بیشتر ، اما اشکالات بیشتر. با این حال ، او موفق شد تقریباً تعداد کیوبیت ها را به طور همزمان سه برابر کند ، که کیفیت کیوبیت ها را قابل مقایسه با هانیول افزایش می دهد. با خطاهای کم و افزایش زیادی در تعداد کیوبیت ها ، حجم کوانتوم آن به بیش از 4 میلیون عدد می رسد که بسیار بالاتر از 512 است. و در حالی که هانیول حدود یک سال طول کشید تا دو کیوبیت را هنگام اعلام خود اضافه کند ، IonQ گفت که انتظار می رود ظرف هشت ماه qubit خود را به 64 برابر افزایش دهد – که اکنون کمتر از سه ماه است.

جای پیشرفت

با این حال ، هانیول به وضوح مشخص كرد كه تنگناها كجا هستند. یکی از مشکلات نویز در ژنراتورهای ولتاژ است که برق الکترودهای کنترل کننده یون ها را تأمین می کند. مورد دیگر صدای خود به خود در سیستم است. هرکدام را تمیز کرده و بهره وری افزایش می یابد.

علاوه بر این ، حرکت یونها به آنها مقداری انرژی می دهد که در هنگام کار دستگاه دوباره به خنک سازی مداوم نیاز دارد. برای جلوگیری از ایجاد اختلال در فرآیند خنک سازی کیوبیت ها ، هانیول یک یون دوم را از یک عنصر دیگر به یک باره می گیرد و آن را سرد می کند و آن را به یک اسفنج انرژی برای شریک زندگی خود تبدیل می کند. این در حالی که ماشین در حال کار است یک غرق عالی است ، بنابراین افزایش کارایی آن باعث سرعت بخشیدن به کارها می شود.

علاوه بر این ، سیستم کنترل اساسی به صورت خطی مقیاس بندی می شود – به معنای واقعی کلمه ، اما فقط تا یک نقطه خاص. با توجه به بقیه الکترودها اضافه کنید و می توانید اتم های بیشتری بگیرید. نقطه ای که این مقیاس بندی به پایان می رسد ، زمانی است که در صورت لزوم ، انتقال اتم از یک انتهای ردیف به سر دیگر بسیار طولانی می شود. زمان رسیدن به این نقطه مشخص نیست ، اما هانیول در حال حاضر ایده هایی مانند آرایه های دو بعدی دام و انتقال یون بین دستگاه ها را در نظر گرفته است.

در هر صورت ، انتشار به خودی خود از دو جهت آموزنده است. آنچه که یک سال پیش اعلان هیجان انگیز شرکتی بود را می گیرد و در نهایت جزئیات مورد نیاز برای ارزیابی کامل آنچه انجام شده است و با اعتبار سنجی بررسی همکار ارائه می شود. اما این واقعیت که سیستمی که برای تولید نتایج استفاده می شد ، در زمانی که مقاله از طریق بررسی همکار استفاده می شد بسیار قدیمی است ، به ما درک واقعی از هیجان انگیز شدن این رشته می دهد.

طبیعت، 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-03318-4 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*