طراحی نخستین کامپیوتر کوانتومی با استفاده از تراشه استاندارد / تحولی در تکنولوژی
نخستین رایانه کوانتومی جهان با استفاده از تراشههای سیلیکونی مشابه لپتاپها، ساخته و معرفی گردید.
غزال زیاری: شرکت Quantum Motion، مستقر در لندن و فعال در حوزه توسعه فناوری رایانش کوانتومی مقیاسپذیر، به موفقیتی بزرگ دست یافته و نخستین رایانه کوانتومی جامع مبتنی بر سیلیکون را تولید کرده است. این سیستم در مرکز ملی رایانش کوانتومی بریتانیا (NQCC) به بهرهبرداری رسیده است.
این رایانه کوانتومی با استفاده از فناوری تراشههای سیلیکونی که در لپتاپها و گوشیهای هوشمند به کار میروند (تراشههای CMOS که دقیقاً همان فناوری ترانزیستوری مورد استفاده در کامپیوترهای سنتی است)، طراحی و تولید شده است.
بخش اساسی این روش، توسعه الکترونیک برودتی (Cryoelectronics) است، که شامل مدارهایی میشود که کیوبیتها را به واحدهای کنترلی در دماهای بسیار پایین متصل میکنند. این نوآوری، به طور چشمگیری ظرفیت افزایش تعداد پردازندههای کوانتومی را فراهم میآورد.
به گفته جیمز پالس دیموک، مدیرعامل این مجموعه، این لحظه در تاریخ رایانش کوانتومی سیلیکونی است: «این اتفاق نشان میدهد که میتوان با بهرهگیری از فناوری سیلیکون که دارای بالاترین مقیاسپذیری است، رایانه کوانتومی قدرتمند و کاربردپذیری را تولید کرد که برای تولید انبوه نیز مناسب میباشد.»
طراحیشده برای تولید انبوه
این سیستم، واحد پردازش کوانتومی (QPU) را به همراه یک واسط کاربری و لایههای کنترلی که از فریمورکهای استاندارد صنعتی نظیر Qiskit و Cirq پشتیبانی میکند، ترکیب مینماید و بدین ترتیب یک راهحل کوانتومی تمامیجانبه ارائه خواهد داد.
ویژگی بارز دیگر این سامانه طراحی آن است که برای دیتاسنترها بهینهسازی شده و تنها در سه رک استاندارد ۱۹ اینچی جا میگیرد که شامل یخچال رقیقکننده و الکترونیک کنترل یکپارچه میباشد.
به گفته دکتر مایکل کاتبرت، مدیر NQCC، مرکز ملی رایانش کوانتومی در حال شتابدهی به تواناییهای کوانتومی بریتانیا است و این کار را از طریق ارزیابی چندین پلتفرم سختافزاری متنوع از شرکتهای پیشرو جهانی انجام میدهد.
تجهیزات جانبی این سامانه، بهطور مستقل از سیستم اصلی عمل میکنند و این امکان را به آسانی در محیطهای استاندارد دیتاسنتر فراهم میآورد. طراحی ماژولار این سیستم نیز شرایط ارتقا پردازندههای کوانتومی به ابعاد بسیار بزرگتر را بدون احتیاج به تغییرات فیزیکی مهیا میسازد.
کاتبرت در این خصوص توضیح داد: «نصب این سیستم باعث تسریع فوقالعادهای در نوآوریهای آزمایشگاههای کوانتومی NQCC میشود. ما واقعاً هیجانزده هستیم که آزمایشها و اعتبارسنجی این سیستم آغاز شود و ببینیم که چگونه برنامههای واقعی روی معماری سیلیکونی آن پیادهسازی خواهند شد.»
آزمایششده در شرایط واقعی
این استارتاپ بر خلاف بسیاری از رویکردهای دیگر در حوزه کوانتوم، بهمنظور ساخت کیوبیتها از روشهای صنعتی تولید تراشه که در کارخانههای تجاری به کار میروند، استفاده کرده است.
معماری، پشته کنترلی و روش ساخت این سیستم همگی برای مقیاسپذیری طراحی شدهاند و قابلیت میزبانی میلیونها کیوبیت را داشته و امکان رایانش کوانتومی مقاوم در برابر خطا را در ابعاد صنعتی و بهصرفه فراهم خواهند کرد.
هوگو صالح، مدیرعامل و رئیس Quantum Motion اظهار داشت: «با راهاندازی این سامانه، ما به زودی قادر خواهیم بود تا پایان این دهه رایانههای کوانتومی تجاری و کاربردی را ارائه دهیم.»
معماری ماژولار و دورنگر
واحد پردازش کوانتومی (QPU) این سیستم بر مبنای معماری کاشیمحور (Tile-based) طراحی شده است. بهطوری که تمامی اجزای پردازش، خوانش و کنترل در یک آرایه فشرده و تکرارشونده گرد هم آمدهاند. این طراحی امکان گسترش در آینده به میلیونها کیوبیت در هر تراشه را بدون نیاز به تغییر در ابعاد فیزیکی سیستم ممکن میسازد.
به گفته Quantum Motion، این سیستم یک پیشرفت بزرگ در زمینه تنظیمات هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به شمار میرود و بهبود بهرهوری و الگوریتمهای خودکار برای کنترل و کالیبراسیون را فراهم خواهد کرد.
صالح در پایان سخنان خود بیان کرد: «این یک رویکرد مشتریمحور، کاربرمحور و توسعهمحور است. بهکارگیری فناوری استاندارد CMOS، که زیرساخت تمامی فناوریهای مدرن، از گوشیهای هوشمند تا پردازندههای گرافیکی هوش مصنوعی است، در خلق نقطه عطف انقلابی آینده دنیای رایانش نقش کلیدی ایفا خواهد کرد.»
منبع: interestingengineering
۵۸۳۲۱
