ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی با تراشه‌ معمولی / انقلابی در فناوری

غزال زیاری: شرکت Quantum Motion مستقر در لندن که در حوزه توسعه فناوری مقیاس‌پذیر رایانش کوانتومی با استفاده از سیلیکون فعالیت می‌کند، موفق به ساخت اولین رایانه کوانتومی فول‌استک مبتنی بر سیلیکون شده است. این سامانه در مرکز ملی رایانش کوانتومی بریتانیا (NQCC) نصب و راه‌اندازی شده است. 

این رایانه کوانتومی با بهره‌گیری از فناوری تراشه‌های سیلیکونی مورد استفاده در لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌های هوشمند (تراشه‌های CMOS ، همان فناوری ترانزیستوری که در رایانه‌های معمولی نیز به‌کار می‌رود)، ساخته شده است.

بخش کلیدی این رویکرد، توسعه الکترونیک برودتی (Cryoelectronics) یعنی مدارهایی که کیوبیت‌ها را به واحدهای کنترل در دمای بسیار پایین متصل می‌کنند، است. این نوآوری امکان افزایش چشمگیر تعداد پردازنده‌های کوانتومی را فراهم می‌سازد.

طبق گفته جیمز پالس دیموک، مدیرعامل این شرکت، این لحظه‌ سیلیکونیِ رایانش کوانتومی است: « این خبر نشان می‌دهد که می‌توان با استفاده از مقیاس‌پذیرترین فناوری جهان، یعنی سیلیکون، یک رایانه کوانتومی قدرتمند و کاربردی ساخت که قابلیت تولید انبوه دارد.»

طراحی‌ برای تولید انبوه

این سیستم، واحد پردازش کوانتومی (QPU) شرکت را با یک رابط کاربری و لایه‌ کنترل که از فریم‌ورک‌های استاندارد صنعتی مانند Qiskit و Cirq پشتیبانی می‌کند، ترکیب می‌نماید و بدین ترتیب قادر خواهد بود تا یک راه‌حل کوانتومی فول‌استک ارائه دهد.

ویژگی مهم دیگر این سامانه، طراحی متناسب با دیتاسنترهاست که تنها در سه رک استاندارد ۱۹ اینچی جای می‌گیرد که شامل یخچال رقیق‌کننده و الکترونیک کنترل یکپارچه نیز هست.

طبق گفته دکتر مایکل کاتبرت، مدیر NQCC، مرکز ملی رایانش کوانتومی با ارزیابی چندین پلتفرم سخت‌افزاری متنوع از شرکت‌های پیشرو جهانی، در حال شتاب‌دهی به توانمندی‌های کوانتومی بریتانیاست.

تجهیزات جانبی این سامانه جدا از سیستم اصلی کار می‌کنند و همین، ادغام آن در محیط‌های استاندارد دیتاسنتر را ساده‌تر کرده است. طراحی ماژولار آن هم شرایط ارتقای پردازنده‌های کوانتومی به ابعاد بسیار بزرگ‌تر را بدون نیاز به تغییر در فضای فیزیکی فراهم می‌کند.

کاتبرت در این باره توضیح داد: «نصب این سیستم، ابتکار آزمایشگاه‌های کوانتومی NQCC را به‌شکل فوق‌العاده‌ای پیش می‌برد. ما واقعا هیجان‌زده هستیم تا آزمایش‌ها و اعتبارسنجی این سیستم آغاز شود و ببینیم که برنامه‌های واقعی چگونه بر روی معماری سیلیکونی آن پیاده می‌شوند.»

آزموده‌شده در شرایط واقعی

این استارتاپ برخلاف خیلی از رویکردهای حوزه کوانتوم، برای تولید کیوبیت‌ها، از فرآیندهای صنعتی ساخت تراشه‌ که در کارخانه‌های تجاری استفاده می‌شوند، بهره گرفته است.

معماری، پشته‌ کنترل و روش ساخت این سیستم همگی برای مقیاس‌پذیری طراحی شده‌اند تا میزبان میلیون‌ها کیوبیت بوده و راه را برای رایانش کوانتومی مقاوم در برابر خطا، در ابعاد صنعتی و با صرفه‌ اقتصادی هموار کنند.

هوگو صالح، مدیرعامل و رئیس Quantum Motion اعلام کرد: «با تحویل این سامانه، ما قادر خواهیم بود که تا پایان این دهه به ارائه رایانه‌های کوانتومی تجاری و کاربردی بپردازیم.»

معماری ماژولار و آینده‌نگر

واحد پردازش کوانتومی (QPU) این سیستم بر پایه‌ معماری کاشی‌محور (Tile-based) ساخته شده؛ به‌گونه‌ای که تمام اجزای پردازش، خوانش و کنترل در یک آرایه‌ فشرده و تکرارشونده ادغام می‌شوند. این طراحی امکان گسترش آینده به میلیون‌ها کیوبیت در هر تراشه را بدون نیاز به تغییر در ابعاد فیزیکی سیستم، فراهم خواهد کرد.

طبق گفته‌ Quantum Motion، این سیستم جهش بزرگی در تنظیمات هوش مصنوعی و یادگیری ماشین محسوب می‌شود و بهره‌وری بالاتر و الگوریتم‌های خودکار برای کنترل و کالیبراسیون را امکان‌پذیر خواهد کرد.
صالح در بخش پایانی صحبت‌هایش گفت: «این یک رویکرد مشتری‌محور، کاربرمحور و توسعه‌محور است. استفاده از فناوری استاندارد CMOS، یعنی همان پایه‌ای که همه فناوری‌های مدرن از گوشی‌های هوشمند تا پردازنده‌های گرافیکی هوش مصنوعی بر آن بنا شده‌اند، برای خلق نقطه عطف انقلابی بعدی در دنیای رایانش مورد استفاده قرار می‌گیرد.»

منبع: interestingenginerring

۵۸۳۲۱