چند مشکل اصلی در کامپیوتر های کوانتومی حل شد

محققان دانشگاه دوک چند چالش مختلف در مسیر ساخت کامپیوتر های کوانتومی را رفع کردند. آنها ترفندی برای کنترل کیوبیت‌ ها ارائه کردند.

محققان آزمایشگاه فتونیک پیشرفته جانگسانگ کیم به یکی از پیچیده‌ ترین چیدمان‌ های نوری جهان دست یافتند. این گروه روی پروژه 5 ساله با بودجه چند میلیون دلاری کار می‌ کنند تا مشکل زوال کیوبیت‌ ها را در سیستم‌ های محاسبات کوانتومی حل کنند.

حل این مشکل یک دستاورد دیگر از تیم تحقیقاتی کیم از دانشگاه دوک است. کیم می‌گوید:
«در دهه 1940، محققان دریافتند که می‌ توان از یک لوله خلاء به‌عنوان سوئیچ استفاده کرد. سپس از آن به‌عنوان گیت منطقی استفاده کردند و با اتصال آنها به هم، یک مدار منطقی ساختند. این دقیقا کاری است که ما روی پردازشگر های کوانتومی در حال اعمال هستیم. ما نشان دادیم این سیستم در کامپیوتر ها کار می‌کند و قدم بعد این است که ابعاد آن را کاهش دهیم.»
برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی باید این سیستم را طوری طراحی کرد که در حالت‌ های مختلف کار کند. در کامپیوتر های کلاسیک از یک سوئیچ الکتریکی نیمه‌ هادی برای ایجاد حالت صفر و یک استفاده می‌ کنند. اما اسپین کوانتومی اتمی در هر لحظه می‌تواند جهت‌ های مختلفی را به خود بگیرد؛ بنابراین، کنترل دقیق آن بسیار دشوار است. این گروه تحقیقاتی موفق به کنترل دقیق اسپین شدند.
در صورتی که اتم‌ ها با محیط بیرون تماسی نداشته باشند کامپیوتر به خوبی کار می‌کند اما کوچکترین برهم‌ کنشی موجب تغییر ناخواسته حالت کوانتومی می‌شود.
این گروه تحقیقاتی دامی ساختند که می‌تواند حالت کوانتومی را در یک جهت مشخص ثابت نگه دارد. از سوی دیگر یک پردازشگر کوانتومی باید به قدر کافی توان برای انجام محاسبات داشته باشد. این گروه یک دروازه دو بیتی ساختند که می‌تواند حالت‌ های بیت کوانتومی را کنترل کند.
همچنین یک کامپیوتر کوانتومی نیاز به ارائه راهکار های خود را دارد، برای این کار باید یک سیستم اندازه‌ گیری کوانتومی خوب ایجاد کرد. کیم و همکارانش ابزاری برای این کار ارائه کردند. در واقع محققان این پروژه ملزوماتی که برای ساخت کامپیوتر کوانتومی نیاز است را طراحی و روی یک کامپیوتر کوانتومی آزمودند.
منبع : Duke